JP2016511746A - ストークスシフトが大きいアミノ−トリアゾリル−ボディパイ化合物ならびに生ニューロン染色およびヒト血清アルブミンfa1薬剤部位プロービングへの応用 - Google Patents

ストークスシフトが大きいアミノ−トリアゾリル−ボディパイ化合物ならびに生ニューロン染色およびヒト血清アルブミンfa1薬剤部位プロービングへの応用 Download PDF

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Abstract

新規のアミノ−トリアゾリル−ボディパイ化合物ライブラリについて説明する。ライブラリの特定の化合物は、ヒト血清アルブミン(HSA)および第1世代生ニューロンに対する選択的蛍光プローブとして機能する。HSAに対する蛍光プローブは、唯一また特異的にHSAの脂肪酸部位1に結合し、これによって、HSAのこのような部位に結合する薬剤に対する、唯一有用なプローブであることを実証した。ライブラリ化合物の合成方法についても説明する。

Description

関連出願
本出願は、2012年12月26日に出願された米国仮特許出願番号61/745,916号の利益を主張する。
上記出願の全教示は、参照により本明細書に組み込まれる。
発明の背景
化学および生物学において極めて重要な認識事象を理解する必要性があるので、化学プローブの開発のために多大な努力が行われてきた。蛍光プローブは、感度が高く、応答が速く、技術的に簡便であるため、分析的計測および光学イメージングのどちらにおいても、魅力的で汎用性のある手段である。しかしながら、蛍光プローブとその標的との相互作用を調節する機構については、十分に理解されていないことが多く、したがって、構造上必要な条件を予測し、理論的計算を用いて新規のプローブを設計することは、限定的に可能となっている。最近では、特に分子認識レベルで不明確なままとなっている複雑な科学的課題に対する蛍光プローブの生成および最適化が、コンビナトリアルな手法によって増進されている。市販の基本単位を用い、従来の合成手順で公知の蛍光性骨格を誘導体化するコンビナトリアルな方策を開発することにより、より広い範囲で蛍光プローブを用いることが可能となる。
ボディパイ骨格に基づいて開発された蛍光性分子イメージングプローブは、蛍光特性(例えば、高光安定性、吸光係数および量子収量、可変励起スペクトルおよび可変発光スペクトル)が優れている(1〜7)ため、またポジトロン放出断層撮影(PET)イメージング用のプローブへの変換が容易である(8、9)ため、広く活用されている。4,4−ジフルオロ−4−ボラ−3a,4a−ジアザ−s−インダセン(ボディパイ)骨格を誘導体化する方法のほとんどは液相化学に関連しており、退屈な精製工程を必要とすることが多い(10)。固相上でボディパイを誘導体化しようとしても、酸性条件および塩基性条件の両方において不安定なために、その努力は妨げられている(11)。
ボディパイ系骨格などの、有用な蛍光性骨格に基づいた新規の化合物ライブラリを速やかに実現する方法を開発することが必要とされている。また、このライブラリ内において、重要な生物学的機能を持つ種々の分析物に対して、選択的かつ特異的であるプローブの開発が必要とされている。
本発明は、生体分析物であるヒト血清アルブミンを検出する選択的蛍光プローブ見出したこと、またそれに関連した、生(live)ニューロンを選択的に可視化する蛍光プローブを見出したことに基づく。したがって、一実施形態において、本発明は、新種のアミノ−トリアゾリルボディパイ化合物である。本発明の化合物は、ハイスループットな合成法によって速やかに合成され、誘導体化されてもよい3つの部位を含む。また、本発明は、アミノ−トリアゾリルボディパイ化合物の合成方法にも関する。具体的には、固相合成法および液相合成法について述べる。別の実施形態において、本発明は、ヒト血清アルブミン用の蛍光プローブである。さらに別の実施形態において、本発明は、第1世代ニューロンを選択的に染色する蛍光色素である。本発明は、さらに、生物流体試料中のヒト血清アルブミンを検出する方法に関する。ある実施形態において、測定された蛍光強度は、ヒト血清アルブミン濃度に比例する。また、本明細書では、生ニューロンを可視化する方法についても述べ、この方法は、インビトロまたはインビボの用途に用いてもよい。
上述の事項は、添付の図面に記されるような本発明に係る実施形態の例の下記より具体的な説明により明らかになる。
図1は、ボディパイ系BDCおよびMKのライブラリ設計を示し、また構造と分光特性との関係について示す。 図2は、代表的なアミノ−トリアゾリル−ボディパイの正規化吸収スペクトルおよび正規化蛍光発光スペクトルを示す。BDC−8(青):吸収λmax=473nm、発光λmax=585nm;MK101−8(緑):吸収λmax=474nm、発光λmax=563nm;MKHA374−48(黄):吸収λmax=468nm、λem=557nm。比較のために、既に報告のあるボディパイ(BD−27;赤)の対応するスペクトルも含む:吸収λmax=551nm、発光λmax=568nm。BDC−8、MK101−8、MKHA374−48およびBD−27の構造も示す。 図3は、室温において、溶媒の粘度がBDC−9(100μM)の蛍光強度におよぼす影響を示す。BDC−9の強度は、n−オクタノールやn−ヘキサノールなど、より粘度が高いアルコール中で系統的に増加した。 図4は、10mM HEPESバッファー(pH7.4)中、様々な濃度(0.13、0.25、0.50、1.00mg/mL)の16種の異なるタンパク質に対するBDC−9(10μM)の蛍光応答(F)を示す;λexc.=460nm、λem.=575nm。Fは、HEPESバッファー中のBDC−9の蛍光強度を示す。値は、平均値である(n=4)。 図5は、リン酸バッファー中で段階希釈を行ったHSA(1.2×10−4〜4mg/mL)と一緒にインキュベートした際のBDC−9(10μM)の蛍光スペクトルを示す。λexc.=460nm。値は、平均値である(n=3)。 図6は、段階希釈を行ったHSAと一緒にインキュベートした際のBDC−9(10μM)の蛍光発光応答を示す。λexc.=460nm、λem.=575nm。値は平均値であり、エラーバーは標準偏差を表す(n=3)。LOD=0.3μg/mL;線形領域=0.37〜31μg/mL、R=0.999。 図7aおよび7bは、BDC−9の種選択性を示す。具体的には、図7aは、段階希釈を行った各アルブミン(1.2×10−4〜4mg/mL)と反応させた際のBDC−9(10μM)の蛍光発光応答を示す。λexc.=460nm、λem.=575nm。値は平均値であり、エラーバーは標準偏差を表す(n=3)。図7bは、各アルブミンと混合したBDC−9(10μM)の写真画像である。手持ち式のUVランプを用い、365nmで照射を行った。 図8は、部位選択的HSA結合薬剤との競合を示す。BDC−9(10μM)を加える前に、HSA(脂肪酸フリー)(0.34mg/mL、5μM)を濃度が異なる薬剤(最大200μM)とともにリン酸バッファー中で2時間プレインキュベートした。Fは、示された薬剤濃度における蛍光強度であり、Fは、薬剤を加えない場合の蛍光強度である。λexc.=460nm、λem.=575nm。値は平均値であり、エラーバーは標準偏差を表す(n=3)。 図9は、ジョブプロット解析を示す。具体的には、リン酸バッファー中で、合計濃度を20μMに保ちながら、BDC−9とHSA(脂肪酸フリー)を異なる比率で混合した。λexc.=460nm、λem.=575nm。値は平均値であり、エラーバーは標準偏差を表す(n=3)。 図10は、段階希釈したBDC−9(0、0.47〜60μM)を、リン酸バッファー中でHSA(10μM)と一緒にインキュベートした際の蛍光発光を示す蛍光スペクトルである。λexc.=460nm、λem.=575nm。値は平均値であり、エラーバーは標準偏差を表す(n=3)。K=12.7±0.4μM(一部位特異的結合モデル)。 図11は、尿試料中のBDC−9の蛍光応答を示す。リン酸バッファー(pH=7.3)中で10%にした健常者の尿に、HSA(0〜1mg/mL)を加えた。BDC−9は10μMの濃度で加えた。λexc.=460nm、λem.=575nm。値は平均値であり、エラーバーは標準偏差を表す(n=3)。線形回帰:R=0.998。 図12aは、MKCA101−3(左)、MKHA101−3(中央)およびMKAA101−3(右)で染色した混合の第1世代神経細胞集団のフローサイトメトリー分布図であり、化合物の蛍光に基づいて、主集団から離れたニューロン集団を示している(〜2G、最大〜3.5G)。染色しないコントロールを、各スペクトル約0〜約1Gに示す。図12bは、分化した神経球由来ニューロンの画像である。MKHA101−3では、MKCA101−3よりも特異性が顕著に向上している。 図13は、MKHA101−3およびその誘導体の化学構造を示す。 図14は、MKHA374−48の類似アナログの化学構造を示す。 図15は、ニューロン特異的プローブであるMKHA101−3を識別するための、第1世代神経細胞スクリーニングの概要を示す。左側の図は、他のグリア細胞とは対照的に明るく染色されたニューロンを示す。 図16aは、MKHA101−3(左)およびMKHA374−48/NeuO(右)の構造を示す。図16bは、MKHA101−3(左)およびNeuO(右)で染色した混合生ニューロン細胞集団のフローサイトメトリー分布図であり、化合物の蛍光に基づいて、主集団から離れたニューロン集団を示している。 図17は、MKHA101−3で染色したニューロンを倍率100倍、スケールバー20μmで示す生細胞共焦点画像、および混合の第1世代培養神経細胞の生細胞化合物染色および免疫染色を示す。細胞を500nMのMKHA101−3(緑)で染色し、倍率10倍で撮影してから4%PFAで固定した。その後、細胞を0.1%Triton−Xで透過化処理し、GFAP(赤)およびニューロン(緑)を免疫染色した。 図18は、混合の第1世代培養神経細胞の生細胞化合物染色および免疫染色を示す。細胞を500nMのNeuO(緑)で染色し、倍率10倍で撮影してから4%PFAで固定した。その後、細胞を0.1%Triton−Xで透過化処理し、β−III−チューブリン(Tuji、黄)、GFAP(赤)およびO4を免疫染色した。 図19aは、500nMのNeuOで染色した、マウス新生児および成体(adult)の脳を由来とする混合の第1世代神経細胞のフローサイトメトリー散乱分布図を示す。図19bは、新生児および成体の脳の全体(未分類)、陽性画分および陰性画分から分類された細胞を測定した時の、β−III−チューブリンの遺伝子発現を示す棒グラフである。図19cは、500nMのMKHA101−3で染色した、混合の第1世代神経細胞のフローサイトメトリー散乱分布図を示す。右側のヒストグラムは、化合物陽性細胞が細胞集団全体の20%を占めることを示している。 図20aは、化合物陽性画分から再培養した、ニューロン形態を有する生細胞を示す。図20bおよび20cは、β−III−チューブリン(緑)、核染色(青)で陽性であることが判明した免疫染色細胞を示す。スケールバー:50μm。 図21は、MKHA101−3で染色した混合の第1世代神経細胞の全体(未分類)、陽性画分および陰性画分における、β−III−チューブリンの発現を示す棒グラフである。陽性画分では、全体および陰性画分に比べて、β−III−チューブリンの発現が明らかに高くなっている。 図22は、ニューロンの生存率を説明する棒グラフである。P1〜3子マウスから、ポリ−D−リジンコートへの選択的付着によって、第1世代ニューロンを単離した。成熟するまで5日間放置してから、規定濃度の化合物を24時間添加した。MTSアッセイ(プロメガ(Promega))を用い、説明書にしたがって生存率を評価した。 図23の上段は、500nM NeuOで染色し、タイムラプス撮影によってニューロンの樹枝状突起形成を可視化することで映像化した、DIV1培養ニューロンの映像静止画像を示す。図23の下段は、神経前駆細胞からのニューロンの発達/分化をタイムラプス撮影したものを示す。NeuOで明るく染色されたニューロンが、球体の内部から移動するのを見ることができる。 図24は、標的となるニューロンに共有結合し、親和性を強化するように設計された類似分子を示す。 図25は、親和性強化のためにAffiNeuO7およびAffiNeuO5系列を使用する代表的なスキームを示す。 図26は、PETイメージングに関するいくつかの実施形態で用いられてもよいNeuO−PETを示す。 図27は、生ニューロン用のNeuRおよびNeuIR赤色蛍光プローブを示す。 図28は、MKHA101−3で染色し、倍率10倍で撮影した胎児脳切片を示す。記録された画像は、この色素が、ニューロン染色と同様に、長い樹状突起を有する細胞を特異的に強調したことを示す。
発明の詳細な説明
以下に、本発明の実施形態の例を説明する。
新種のトリアゾール誘導化4,4−ジフルオロ−4−ボラ−3a,4a−ジアザ−s−インダセン(ボディパイ)化合物が開示される。この化合物種は、2つの新規蛍光プローブを含み、1つは、まず最初に脂肪酸部位1に個別に結合するヒト血清アルブミン(HSA)プローブであり、もう1つは、第1世代ニューロンを特異的に、かつ唯一染色するニューロン細胞プローブである。
ライブラリ設計−ストークスシフトが大きいアミノ−トリアゾリル−ボディパイ化合物
最近、クネーベナーゲル反応および蛍光体の完全性を保持する弱酸性の切断条件を採用した、固相ボディパイライブラリが初めて報告された(12)。本発明は、銅触媒のアジド−アルキン環状付加反応(CuAAC)を利用してアミノ−トリアゾリル−ボディパイ化合物(BDCおよびMK)およびそれに対応するアセチル(AC)誘導体、クロロアセチル(CA)誘導体およびヒドロキシアセチル(HA)誘導体(13)の第1ライブラリを調製する、独自のコンビナトリアル固相誘導体化方法に関する。特に、ボディパイコアの3位および5位のアミノ置換基と対になるトリアゾール部位を導入することで、蛍光化合物のストークスシフトが非常に大きくなった(74〜160nm)。ストークスシフトが大きい色素は、励起スペクトルと発光スペクトルとの重なりが最小限に抑えられ、他の蛍光体よりも感度が上昇し、インビトロ用途におけるセンサとして一際優れた可能性を持つ。他の蛍光構造(例えばクマリン、スチリル)が、ストークスシフトを増大させるために改変されてきた一方、本明細書に開示されるBDCおよびMKライブラリの化合物は、ボディパイ骨格に基づく、ストークシフトが大きい色素の初めての系統的な生成を表している。さらに、これらのアミノ−トリアゾリル−ボディパイ化合物は、環境変化に対する感受性を発揮する。本開示で特定される化合物は、環境感受性蛍光活性化センサとして機能する化合物である。このようなボディパイコア構造に固有の蛍光は、特定の環境で回復する。
設計、合成および光物理的特性
CuAACは、効率が高く、強力で、かつ穏やかな反応条件を達成できるため、コンビナトリアル用途に非常に好ましい(13、14)。得られるトリアゾール環は、化学的に安定であり、蛍光コアの特定の位置において、得られる蛍光誘導体の分光波長を変化させ得る(15、16)。ボディパイ骨格の3位および5位に電子供与基および電子吸引基を組み込むことで、ストークスシフトを効果的に変更できることが、文献調査により明らかになった(17〜19)。ボディパイライブラリの合成のために、これらの報告に基づき、三官能性のボディパイアニリン(4、スキーム1)を設計した。この骨格は、多様化できる箇所を3つ有している。2つは、3位および5位の求電子部位であり、これらは、例えばCuAACおよび求核置換によってそれぞれ改変することができ(20〜24)、あと1つは、メソ位のアニリン部位であり、これはアセチル化によって改変することができる。
アミノ−トリアゾリルボディパイ化合物を合成する方法は2つ開発されている。すなわち、固相法と液相法である。液相法では、ボディパイ化合物をより大量に生産することができ、一方、固相法では、大規模な化合物ライブラリを構築するための実用的な経路が提供される。両方法を以下に詳述する。
固相合成
小規模な固相法によって、アミノ−トリアゾリルボディパイ化合物の大規模なライブラリを速やかに合成することができる。4のアニリン基はクロロトリチルクロリドポリスチレン(CTC−PS)樹脂上に骨格を付加することを可能にする。続いて弱酸性条件下で切断することで、蛍光体の完全性は保持される(スキーム1)(12)。ある実施形態において、他の塩素化された、または臭素化された固形支持体骨格を用いてもよい。
実施形態の一例において、4の合成は四段階からなり、全体の収率は37%であった。1は、報告済みの方法(25、26)にしたがって、p−ニトロベンズアルデヒドおよびピロールから容易に調製された。N−クロロスクシンイミド(NCS)による塩素化に続き、2,3−ジクロロ−5,6−ジシアノ−1,4−ベンゾキノン(DDQ)で酸化することで2を得て、続いてこれをBF.OEtで処理して安定性の高いボディパイアナログ3を得た(26、27)。活性化鉄を用いて還元することで、定量的な収率の4を得た。次いで、標準的な結合条件を用いて、アニリンをCTC−PS樹脂に付加した。アジ化ナトリウムで処理することにより、まずアミン基本単位を用いた一置換(スキーム3)、次いでアルキン基本単位を用いたCuACC(スキーム4)によって多様性が導入された二置換アジ化中間体を生成した。CHCl中0.5%トリフルオロ酢酸(TFA)による最終切断によって、最小限の精製工程で平均純度が95%のBDCライブラリおよびMKライブラリから構成される該当アミノ−トリアゾリル−ボディパイ化合物を得た。これらの化合物は、機能性を付加するための酸塩化物基本単位によってさらにアセチル化することが可能な遊離アニリンを有しており、対応するアセチル(AC)誘導体、クロロアセチル(CA)誘導体、アセトキシアセチル(AA)誘導体およびヒドロキシアセチル(HA)誘導体を生じる(スキーム5)。ある実施形態において、CAタグはタンパク質標識に有用であり、一方いくつかのMK化合物に結合されたHAタグは、第1世代ニューロンに対して特異的な蛍光応答を有している。またある実施形態において、AAタグおよびその他の同様の誘導体は、無傷の生細胞への透過性が増大した、有用な疎水性HA前駆体となり得る。続く細胞エステラーゼによる加水分解によって、活性HA化合物が遊離される。
試薬および条件:(a)ピロール、TFA、室温、3時間;(b)NCS,乾燥THF、−78℃〜室温、3時間;(c)DDQ、乾燥CHCl,室温、1時間;(d)BFOEt、乾燥CHCl、室温、2時間;(e)活性化Fe、CHOH:CHCOOH(10:1)、還流、15分;(f)CTC−PS樹脂、DIEA、CHCl/DMF、室温、24時間;(g)NaN、DMF、室温、30分;(h)DMF:ピペリジン(4:1)、室温、45分;(i)DMF:RNH(4:1)、室温、1時間;(j)R−C≡CH、CuI、アスコルビン酸、室温、30分;(k)CHCl中0.5% TFA;(l)RCOCl、飽和NaHCO、室温、10分;(m)CHCOOCHCOCl、飽和NaHCO、室温、10分;(n)KCO、MeOH、HO、室温、1時間。化合物5中の黒っぽい球体は、クロロトリチルポリスチレン樹脂を表す。
液相合成
他の実施形態において、色素の大量合成に、BDC化合物およびMK化合物を生じる液相法が用いられる(スキーム2)。実施形態の一例において、固相法で述べたのと同様に、化合物1、2および3を合成した。続いて、アミノ基およびトリアゾリル基を3に付加した。まず、ジメチルホルムアミド(DMF)溶媒中約2.2当量のアジ化ナトリウムで化合物3を処理し、二置換アジ化中間体を生じた。直後に、精製することなく、各アミン基本単位の1当量で求核置換を行った(スキーム3)。反応終了後、DMFを除去し、粗混合物をtert−ブタノール溶媒に再溶解してから、適切なアルキン基本単位を用いてCuAACを行った(スキーム4)。最後に、活性化鉄でニトロベンゼン部位を還元することで、該当するBDC化合物およびMK化合物を得た。これらは、場合によっては、固相合成で述べた工程を用いてさらにアセチル化され、該当するアセチル(AC)誘導体、クロロアセチル(CA)誘導体、アセトキシアセチル(AA)誘導体およびヒドロキシアセチル(HA)誘導体を生じさせる(スキーム5)。
試薬および条件:(a)ピロール、TFA、室温、3時間;(b)NCS,乾燥THF、−78℃〜室温、3時間;(c)DDQ、乾燥CHCl,室温、1時間;(d)BFOEt、乾燥CHCl、室温、2時間;(e)NaN(2.2当量)DMF、室温、30分;(f)ピペリジン(1当量)、DMF、室温;(g)RNH(1当量)、DMF、室温、1時間;(h)R−C≡CH、CuI、アスコルビン酸、tBuOH、室温;(i)活性化Fe、CHOH:CHCOOH(10:1)、還流;(j)RCOCl、飽和NaHCO、室温、10分;(k)CHCOOCHCOCl、飽和NaHCO、室温、10分;(l)KCO、MeOH、HO、室温、1時間。
ある実施形態において、本発明のアミン基本単位は、例えばHNRで表される一級アミンおよび二級アミンを含み、ここでRおよびRは、それぞれ独立してH、(C−C10)アルキル、(C−C10)アリール(C−C)アルキル、(C−C10)ヘテロアリール、(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アルキニルまたは(C−C10)アルケニルであり、これらはそれぞれ、場合によっては、任意の位置で1〜5つの置換基と置換され、(C−C)アルキル、(C−C)アルコキシ、NH、−NH(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cハロアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルコキシ)、−NH(CO)(C−Cハロアルコキシ)、−NH(CO)(C−Cアルケニル)、−Si(C−Cアルキル)、−SO(C−Cアルキル)、−SH、−B(OH)、−Oトシル、−CO(C−Cアルコキシル)、−COH、−COOH、−CO(C−Cアルキル)またはハロゲンからそれぞれ選択される。好ましい実施形態において、置換基はヒドロキシル基を有しない。他の実施形態において、R置換基およびR置換基は、ピペリジンおよびピロリジンなどの環状アミノ基を含むように、一緒に環を形成してもよく、モルホリンのようにヘテロ原子を含んでもよい。環状アミノ基は、場合によっては、ハロゲンまたは(C−C)アルキルから選択される1〜5つの置換基によって置換され、または、場合によっては、他の環構造、例えば芳香族環構造と融合される。芳香族環構造のオルト位、メタ位またはパラ位のいずれにおいても、置換を行うことができる。他のある実施形態において、アミン基本単位はベンジルアミンを含み、これは、場合によっては、それぞれ独立してH、(C−C)アルキル、(C−C)アルコキシ、NH、−NH(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cハロアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルコキシ)、−NH(CO)(C−Cハロアルコキシ)、−NH(CO)(C−Cアルケニル)、−Si(C−Cアルキル)、−SO(C−Cアルキル)、−SH、−B(OH)、−Oトシル、−CO(C−Cアルコキシル)、−COH、−COOH、−CO(C−Cアルキル)またはハロゲンから選択される置換基と任意の1つまたは複数の位置で置換される。他の実施形態において、アミン基本単位はアミノベンゼンであり、ベンゼン環は、場合によっては、それぞれ独立してH、(C−C)アルキル、(C−C)アルコキシ、NH、−NH(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cハロアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルコキシ)、−NH(CO)(C−Cハロアルコキシ)、−NH(CO)(C−Cアルケニル)、−Si(C−Cアルキル)、−SO(C−Cアルキル)、−SH、−B(OH)、−Oトシル、−CO(C−Cアルコキシル)、−COH、−COOH、−CO(C−Cアルキル)またはハロゲンから選択される置換基と任意の1つまたは複数の位置で置換される。本発明で用いられてもよいアミン基本単位の、ある実施形態の例を、スキーム3に示す。
本発明の、ある実施形態において、アルキン基本単位は、化学式R−C≡CHの化合物であり、ここでRは、(C−C10)アルキル、(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アルケニル、(C−C10)アルキニル,または(C−C10)ヘテロアリールから選択され、さらに、Rは、場合によっては、(C−C10)アルキル、(C−C10)アルケニル、(C−C10)アルキニル、(C−C)シクロアルキル、(C−C)アルコキシ、(C−C10)アリールオキシ、(C−C10)アリール、アミノ、−NH(CO)(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルケニル)、−NH(CO)(C−Cアルキニル)、−NH(CO)(C−Cハロアルキル)、ハロ、OCF、CF、ヒドロキシル、またはハロゲン放射性同位体から選択される1〜5つの置換基と任意の位置で置換される。本発明で用いられてもよいアルキン基本単位の、ある実施形態の例を、スキーム4に示す。
本発明の、ある実施形態において、酸塩化物基本単位は、化学式RCOClの構造を有しており、ここでRは、CO(C−C)アルキルであり、これは、場合によっては、任意の位置において、ハロゲン、ヒドロキシル、−NH、NH−アセチル、またはO−アセチルから独立して選択される1〜3つのさらなる置換基と置換される。酸塩化物の好ましい実施形態は、以下の置換を含む。Rがメチルの場合、AC誘導体が形成される(例えば、BDCACまたはMKAC)。RがCHClの場合、CA誘導体が形成される。同様に、RがCHXの場合、XA誘導体が形成される。AA誘導体は、RがCHOAcである化合物を含み、HA誘導体は、CHOHに等しいRを含む。
光物理的特性
本発明のアミノ−トリアゾリル−ボディパイ化合物の多くは、同じような吸収極大波長を示した(表1)が、その発光極大は非常に広い範囲にわたっていた。特に、ストークスシフトが大きいボディパイ色素の分光特性は、異なるアルキン基本単位によって微調整することができる。ある実施形態において、電子に富むアルキン(例えば、4−エチニル−N,N−ジメチルアニリン)は、電子吸引基を含むアルキン(例えば、4−(トリフルオロメトキシ)フェニルアセチレン)よりも長波長の吸収波長を有する化合物を生じる。BDC化合物およびMK化合物が、光誘起電子移動(PeT)効果により低い量子収量を示す(28、29)一方で、アニリン基のアセチル化によって、部分的に、平均で蛍光が7倍増加した蛍光発光が回復した。一方、一級アミン基本単位由来のMK化合物は、蛍光量子収量においてさらに4〜7倍の増加を示した。理論に拘束されるものではないが、この現象は、遊離NHとボディパイのフッ素との間に形成される分子内水素結合によるものであり、これによって構造の配座柔軟性が減少するため、蛍光が増加すると考えられる(30)。この特性により、本発明のBDC化合物およびMK化合物が、潜在的に調整可能な量子収量を有する蛍光活性化センサとして機能できることが確認される。
蛍光分子ロータとしてのアミノ−トリアゾリルボディパイ化合物
本発明のアミノ−トリアゾリルボディパイ化合物は、ボディパイコアの3位および5位に、自由回転可能なモチーフを有する。ある実施形態において、特定の環境が、このモチーフの回転を制限する。この環境は、適切な分析物との相互作用を含む。回転が制限されると、蛍光応答が活性化される。アミノ−トリアゾリルボディパイ化合物の分子ロータとしての特徴については、実施例2において、様々な粘度に及ぶ、同じような極性を有する異なる溶媒中のBDC−9のスペクトルを蛍光分析することで検証する。
ヒト血清アルブミンの特異プローブ
ヒト血清アルブミン(HSA)は、ヒト血漿中に最も多く存在するタンパク質である。HSAの循環濃度は約0.6mMであり、浸透圧および生理学的pHの維持において主たる役目を果たしている(31)。尿中にHSAが失われるアルブミン尿は、十分に確立された心血管のリスクマーカーであり、また、肝臓病および腎臓病の兆候である(32、33)。より重要なことに、この信じられないほどに可塑性のタンパク質は、ホルモン、脂肪酸および薬剤分子など、多岐にわたる極めて重要なリガンドの主たるトランスポータである。したがって、努力を重ねて、薬剤の結合部位の同定及び生物流体中のHSAの検出、定量を可能にする、鋭敏で部位特異的な蛍光プローブの開発が行われてきた。
HSAは、9つの結合部位からなり(34〜38)、そのうち、脂肪酸(FA)部位1、3および4(サドロウ(Sudlow)部位II)、5、6および7(サドロウ(Sudlow)部位I)が薬剤化合物に対する親和性を有することが知られている(31、39〜44)。したがって、平易な拮抗アッセイに適用可能な蛍光プローブを設計して、薬剤結合部位を同定することが、大いに必要とされている。FA部位3、4、6および7に対するプローブの開発がこれまでに成功している(45〜61)。しかし、残りの部位に対する蛍光プローブはない。HSAの異なる部位は、異なる物理的特性を有し、薬剤の薬物動態において重要な役目を果たしている。したがって、HSAの結合部位または薬剤の部位を同定することは、極めて重要である。HSAの異なる部位に特異的に結合する蛍光化合物は、平易な拮抗アッセイを用いて薬剤の結合部位をプローブする便利な手段となり得る。HSAの脂肪酸1または5に対する結合親和性を有する選択的蛍光プローブを開発することが必要とされている。
本発明のアミノ−トリアゾリル−ボディパイ化合物は、ヒト血清アルブミンなどの生体分析物に対する蛍光プローブとして特に有用である。特に、式(I)の化合物は、HSAに対する選択性を示し、ここで式(I)は、
であり、
はHまたはCO(C−C)アルキルであって、CO(C−C)アルキルは、場合によっては、ハロゲン、ヒドロキシル、O−アセチル、NH−アセチル、または−NHから選択される1〜3つの置換基と任意の位置で置換されており、
およびRはそれぞれ独立して、H、(C−C10)アルキル、(C−C10)アリール(C−C)アルキル、(C−C10)ヘテロアリール、(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アルキニルまたは(C−C10)アルケニルであり、ここでRおよびRは、場合によっては、(C−C)アルキル、(C−C)アルコキシ、NH、−NH(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cハロアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルコキシ)、−NH(CO)(C−Cハロアルコキシ)、−NH(CO)(C−Cアルケニル)、−Si(C−Cアルキル)、−SO(C−Cアルキル)、−SH、−B(OH)、−Oトシル、−CO(C−Cアルコキシル)、−COH、−COOH、−CO(C−Cアルキル)またはハロゲンから選択される1〜5つの置換基と任意の位置で置換されており、
または、RおよびRは、一緒に環を形成しており、その環は、場合によっては、ハロゲンまたは(C−C)アルキルから選択される1〜5つのさらなる置換基と置換されており、
は、(C−C10)アルキル、(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アルケニル、(C−C10)アルキニル、または(C−C10)ヘテロアリールであり、さらにRは、場合によっては、(C−C10)アルキル、(C−C10)アルケニル、(C−C10)アルキニル、(C−C)シクロアルキル、(C−C)アルコキシ、(C−C10)アリールオキシ、(C−C10)アリール、アミノ、−NH(CO)(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルケニル)、−NH(CO)(C−Cアルキニル)、−NH(CO)(C−Cハロアルキル)、ハロ、OCF、CF、ヒドロキシル、またはハロゲン放射性同位体から選択される1〜5つの置換基と任意の位置で置換されている。
さらに特定の実施形態において、式(II):
の化合物は、HSAのFA1部位に対して選択的である。
ある実施形態において、本発明は、ヒト血清アルブミン(HSA)に対する蛍光プローブであり、式(II)の化合物を含む。
他の実施形態において、本発明は、生物流体試料中のヒト血清アルブミン(HSA)を検出する方法であり、該方法は、
HSAを含むと考えられる生物流体試料を、式(I)の化合物と接触させてインキュベーション用反応液を作製すること、
インキュベートされた混合物の作製に十分な条件下において、インキュベーション用反応液をインキュベートすること、および
HSAを含む試料が存在しない場合の式(I)の化合物の蛍光シグナルに比べて、混合物の蛍光シグナルが増加することによって、HSAの存在が示される蛍光顕微鏡法によって混合物を分析すること、
を含む方法である。
HSAを検出する方法の、ある実施形態において、蛍光シグナル強度の測定値は、試料中に存在するHSAの濃度に比例する。ある実施形態において、式(I)の化合物は、式(II)の構造を有する。本明細書において、「インキュベートする」とは、機械的手段または拡散作用のいずれかによって、混合することを意味し得る。インキュベートすることは、温度プロファイルを維持することをさらに含み得る。ある実施形態において、式(I)の化合物は、基準となる蛍光を有する。したがって、HSAの存在を求める分析方法において、式(I)の基準となる蛍光と比べて、例えば蛍光シグナルの増加または発光極大波長の変化などの蛍光の変化により、標的となる分析物が示される。生ニューロンを可視化する方法は、蛍光顕微鏡法を含む。式(I)の化合物の蛍光シグナルを測定する蛍光顕微鏡法は、一般的な蛍光顕微鏡法、共焦点顕微鏡法、二光子顕微鏡法、および高分解(例えばSTORM)顕微鏡法を含む。
HSAのX線結晶学的研究により、FA1部位は、重要な薬剤結合部位であることがわかった。既存の蛍光プローブと比較して、本発明のアミノ−トリアゾリルボディパイ化合物は、平易な結合拮抗アッセイでHSAのFA1部位に結合する薬剤の直接的なプロービングに用いることができる。この蛍光色素は、HSAに結合すると、非常に強い蛍光を発する。FA1部位に対する親和性を有する薬剤は、蛍光色素と、部位への結合で拮抗する。このため、本発明の別の実施形態において、本発明は、HSAのFA1部位に結合する薬剤を評価する方法を含み、該方法は、色素の蛍光の減少をモニターする。この方法は、また、薬剤の結合強度の基準も提供する。
第1世代ニューロンの特異プローブ
神経機能を制御する複雑なニューロンネットワークを解明することは、長い間、脳内のニューロン接続のもつれをマッピングすることでヒトの考えを解読することが可能であると信じる神経科学者のなかで興味の対象になっていた(82)。また、非常に多くのニューロンを標識するこのような方法も、これらの複雑な細胞を可視化できるように進歩してきている。これらの方法は、ゴルジ法、ニッスル染色、さらにはフラ(Fura)およびディル(Dil)などのカルシウム色素を含む(83)。しかしながら、確立されたニューロン標識化色素のほとんどは、固定組織標本で最もよく作用するか、またはニューロンに対する選択性がなく、むしろ、生細胞において所望の効果を達成するためには、逆行性標識化または手動の注入に依存している(84)。上述した色素とは別に、今までのところ、インビトロまたはインビボの環境において生ニューロンを特異的に標識することができる化学色素は存在しない。
ニューロン化合物の有用性により、抗体および遺伝子導入動物を使用する必要性はなくなった。ニューロンマーカーは、そのほとんどが細胞内にあるため(例えば、β−III−チューブリン、MAP2、NeuN)、細胞透過性(それ故、細胞死)を必要とするので、このニューロン化合物はニューロンの場合に特に有用である。広範囲の蛍光タンパク質発現ニューロンマウスモデルが入手可能であるが、蛍光タンパク質の発現は、動物の発生を通して均一ではない(例えば、Thy1遺伝子導入マウス系統におけるCre−リコンビナーゼの活性化に要する時間など)(85)。このように、、いまだ研究が困難なニューロン発生の空白期間があり、最もよい蛍光タンパク質発現に対して異なるニューロンモデルをそれぞれ必要と考えられる。また、蛍光タンパク質の発現を組み込むことで、細胞機能を阻害することが考えられ、これにより、これらの遺伝子導入モデルから機能的な結果を導くことが困難になる(86)。
細胞単離に対する良好なニューロンマーカーがないことも問題となっている(87)。一般的に、ニューロンは、単離して培養するのが困難である。成長したニューロンも、培養条件および単離条件が適切であれば、単離してインビトロで培養することができることが明らかになっているが(88)、ニューロンは、おそらく発生の早い段階で可塑性が増加するために、胎児および出生後の段階で生存率が最も高く、インビトロでの培養に寛容である。レンチウイルストランスフェクションを使用することも、目的のニューロン集団を選択的に標識する方法として普及している(89)。現在のニューロン標識方法は抗体標識を伴っており、このために細胞の生存率または蛍光タンパク質の発現のための遺伝子導入による変異が低下し、細胞固有の機能に影響することがある。市販されているニューロン標識色素の大部分は、ニューロン特異性がなく、むしろ、ニューロンを標識するために、逆行性標識化またはマイクロインジェクションに依拠している。しかしながら、これらの方法は、多くの時間を必要とし、しばしば標識効率が低いという問題を生じる。生ニューロンを標識することが可能で、上述した方法論のいくつかによって課される制限なしに、広範囲の細胞トラッキングおよび細胞単離への応用を可能とする蛍光色素が必要とされたままである。
本発明のアミノ−トリアゾリル−ボディパイ化合物は、第1世代ニューロンに対する蛍光プローブとして特に有用である。本開示の化合物によって、他の神経細胞よりも生ニューロンに特異的な標識化が達成される。遺伝的背景にかかわらず、一般的に、すべてのニューロン細胞の標品に、これを適用することができ、多くの用途で有用である安定な蛍光シグナルが得られる。具体的には、式(I)の化合物は、生ニューロン染色に対する選択性を示し、ここで式(I)は、
であり、
は、HまたはCO(C−C)アルキルであり、CO(C−C)アルキルは、場合によっては、ハロゲン、ヒドロキシル、O−アセチル、NH−アセチル、または−NHから選択される1〜3つの置換基と任意の位置で置換されており、
およびRは、それぞれ独立して、H、(C−C10)アルキル、(C−C10)アリール(C−C)アルキル、(C−C10)ヘテロアリール、(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アルキニルまたは(C−C10)アルケニルであり、ここでRおよびRは、場合によっては、(C−C)アルキル、(C−C)アルコキシ、NH、−NH(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cハロアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルコキシ)、−NH(CO)(C−Cハロアルコキシ)、−NH(CO)(C−Cアルケニル)、−Si(C−Cアルキル)、−SO(C−Cアルキル)、−SH、−B(OH)、−Oトシル、−CO(C−Cアルコキシル)、−COH、−COOH、−CO(C−Cアルキル)またはハロゲンから選択される1〜5つの置換基と任意の位置で置換されており、
または、RおよびRは、一緒に環を形成しており、その環は、場合によっては、ハロゲンまたは(C−C)アルキルから選択される1〜5つのさらなる置換基と置換されており、
は、(C−C10)アルキル、(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アルケニル、(C−C10)アルキニル、または(C−C10)ヘテロアリールであり、さらにRは、場合によっては、(C−C10)アルキル、(C−C10)アルケニル、(C−C10)アルキニル、(C−C)シクロアルキル、(C−C)アルコキシ、(C−C10)アリールオキシ、(C−C10)アリール、アミノ、−NH(CO)(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルケニル)、−NH(CO)(C−Cアルキニル)、−NH(CO)(C−Cハロアルキル)、ハロ、OCF、CF、ヒドロキシル、またはハロゲン放射性同位体から選択される1〜5つの置換基と任意の位置で置換されている。
さらに特定の実施形態において、式(III):
の化合物は、生ニューロン染色に対して選択的であり、
ここで、R、R、およびRは、式(I)で定義されるとおりである。
他の特定の実施形態において、式(XIV):
の化合物は、生ニューロン染色に対して選択的であり、
は、(C−C10)アルキル、(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アルケニル、(C−C10)アルキニル、または(C−C10)ヘテロアリールであり、さらにRは、場合によっては、(C−C10)アルキル、(C−C10)アルケニル、(C−C10)アルキニル、(C−C)シクロアルキル、(C−C)アルコキシ、(C−C10)アリールオキシ、(C−C10)アリール、アミノ、−NH(CO)(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルケニル)、−NH(CO)(C−Cアルキニル)、−NH(CO)(C−Cハロアルキル)、ハロ、OCF、CF、ヒドロキシル、またはハロゲン放射性同位体から選択される1〜5つの置換基により任意の位置で置換されており、
は、H、(C−C)アルキル、(C−C)アルコキシ、NH、−NH(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cハロアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルコキシ)、−NH(CO)(C−Cハロアルコキシ)、−NH(CO)(C−Cアルケニル)、−Si(C−Cアルキル)、−SO(C−Cアルキル)、−SH、−B(OH)、−Oトシル、−CO(C−Cアルコキシル)、−COH、−COOH、−CO(C−Cアルキル)またはハロゲンから選択される1〜5つの置換基により任意の位置で存在する。
さらに別の特定の実施形態において、生ニューロンに対して選択的な染料は、式(V):
の化合物である。
ある実施形態において、本発明は、生ニューロンの特異的染色のための蛍光色素である。ある実施形態において、この色素は、式(XV):
の化合物であり、
およびRは、それぞれ独立して、H、(C−C10)アルキル、(C−C10)アリール(C−C)アルキル、(C−C10)ヘテロアリール、(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アルキニルまたは(C−C10)アルケニルであり、
ここで(C−C10)アルキル、(C−C10)アリール(C−C)アルキル、(C−C10)ヘテロアリール、(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アルキニルおよび(C−C10)アルケニルは、場合によっては、(C−C)アルキル、(C−C)アルコキシ、NH、−NH(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cハロアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルコキシ)、−NH(CO)(C−Cハロアルコキシ)、−NH(CO)(C−Cアルケニル)、−Si(C−Cアルキル)、−SO(C−Cアルキル)、−SH、−B(OH)、−Oトシル、−CO(C−Cアルコキシル)、−COH、−COOH、−CO(C−Cアルキル)またはハロゲンから選択される1〜5つのさらなる置換基により任意の位置で置換されており、
または、RおよびRは、一緒に環を形成しており、その環は、場合によっては、ハロゲンまたは(C−C)アルキルから選択される1〜5つのさらなる置換基と置換されており、
はHまたはCO(CH)であり、
は、(C−C10)アルキル、(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アルケニル、(C−C10)アルキニル、または(C−C10)ヘテロアリールであり、さらにRは、場合によっては、(C−C10)アルキル、(C−C10)アルケニル、(C−C10)アルキニル、(C−C)シクロアルキル、(C−C)アルコキシ、(C−C10)アリールオキシ、(C−C10)アリール、アミノ、−NH(CO)(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルケニル)、−NH(CO)(C−Cアルキニル)、−NH(CO)(C−Cハロアルキル)、ハロ、OCF、CF、ヒドロキシル、またはハロゲン放射性同位体から選択される1〜5つの置換基と任意の位置で置換されている。
他の実施形態において、本発明は、細胞培養中の生ニューロンを可視化する方法であり、該方法は、細胞培養液を、式(I)の化合物と接触させてインキュベーション用反応液を作製すること、生ニューロンを染色するのに十分な条件下において、インキュベーション用反応液をインキュベートすること、および染色された生ニューロンを蛍光顕微鏡法によって可視化すること、を含む。
ある実施形態において、この方法は、式(XIV)または式(V)の構造を有する式(I)の化合物を利用する。ある実施形態において、この方法は、インビトロ用途に用いられる。また他のある実施形態において、この方法は、インビボ用途に用いられる。ここで、「インキュベートする」とは、機械的手段または拡散作用のいずれかによって、混合することを意味し得る。インキュベートすることは、温度プロファイルを維持することをさらに含み得る。生ニューロンを可視化する方法は、蛍光顕微鏡法を含む。また他のある実施形態において、例えば18Fを含む化合物に対して、ポジトロン放出断層撮影(PET)技術を用いてもよい。蛍光顕微鏡法は、一般的な蛍光顕微鏡法、共焦点顕微鏡法、二光子顕微鏡法、および高分解(例えばSTORM)顕微鏡法を含む。
ある実施形態において、本発明のニューロン色素によって、神経細胞のインビトロでの培養/アッセイにおけるニューロンの生存率、発達、および樹枝状突起形成がモニターされる。本明細書に開示される色素を他の蛍光細胞標識と組み合わせて、細胞間相互作用について研究することもできる。色素を、脳切片やインビボでの二光子によるニューロンイメージングまたは動物の全身イメージングに用いることもできる。ニューロン色素は、レット症候群やパーキンソン病などの疾患モデルに用いられてもよく、その場合、病因のニューロン変性をモニターするのに用いることができる。
定義
「アルキル」とは、飽和脂肪族の分岐状または直鎖状一価炭化水素基を意味し、典型的にはC−C10であり、好ましくはC−Cである。「(C−C)アルキル」とは、直鎖状または分岐状に配置された炭素原子を1〜6つ有する基を意味する。「(C−C)アルキル」は、メチル、エチル、プロピル、ブチル、tert−ブチル、ペンチルおよびヘキシルを含む。
「アルキレン」とは、飽和脂肪族の直線状二価炭化水素基を意味する。したがって、「(C−C)アルキレン」とは、直線状に配置された炭素原子を1〜6つ有する二価の飽和脂肪族基を意味する。「(C−C)アルキレン」は、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレンおよびへキシレンを含む。
「複素環」とは、窒素原子を1つと、場合によってはN、OまたはSから独立して選択されるヘテロ原子をさらに1つ含む、飽和または部分不飽和の(3〜7員)単環複素環を意味する。1つのヘテロ原子がSの場合、場合によっては、一酸素化または二酸素化(すなわち、−S(O)−または−S(O)−)され得る。単環複素環の例としては、アゼチジン、ピロリジン、ピペリジン、ピペラジン、ヘキサヒドロピリミジン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、モルホリン、チオモルホリン、チオモルホリン1,1−ジオキシド、テトラヒドロ−2H−1,2−チアジン、テトラヒドロ−2H−1,2−チアジン1,1−ジオキシド、イソチアゾリジン、またはイソチアゾリジン1,1−ジオキシドが挙げられるが、これらに限定されない。
「シクロアルキル」とは、飽和脂肪族環状炭化水素環を意味する。したがって、「C−Cシクロアルキル」とは、(3〜8員)飽和脂肪族環状炭化水素環を意味する。C−Cシクロアルキルは、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、およびシクロオクチルを含むが、これらに限定されない。シクロアルキルは、好ましくはC−Cシクロアルキルである。
「アルコキシ」なる語は、−O−アルキルを意味し、「ヒドロキシアルキル」なる語は、ヒドロキシで置換されたアルキルを意味し、「アラルキル」なる語は、アリール基で置換されたアルキルを意味し、「アルコキシアルキル」なる語は、アルコキシ基で置換されたアルキルを意味し、「アルキルアミン」なる語は、アルキル基で置換されたアミンを意味し、「シクロアルキルアルキル」なる語は、シクロアルキルで置換されたアルキルを意味し、「ジアルキルアミン」なる語は、2つのアルキル基で置換されたアミンを意味し、「アルキルカルボニル」なる語は、−C(O)−A*を意味し、ここでA*はアルキルであり、「アルコキシカルボニル」なる語は、−C(O)−OA*を意味し、ここでA*はアルキルであり、アルキルについては上記で定義した通りである。アルコキシは、好ましくはO(C−C)アルキルであり、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシおよびヘキソキシを含む。
「シクロアルコキシ」は、シクロアルキル−O−基を意味し、ここでシクロアルキルは上記で定義した通りである。(C−C)シクロアルキルオキシ基の例としては、シクロプロポキシ、シクロブトキシ、シクロペントキシ、シクロヘキソキシおよびシクロヘプトキシが挙げられる。
「ヘテロ」とは、環構造中の少なくとも1つの炭素原子が、N、S、およびOから選択される少なくとも1つのヘテロ原子と置換していることをいう。ヘテロ環構造は、炭素原子が1つまたは2つ、ヘテロ原子と置換していてもよい。
「ハロゲン」および「ハロ」は、本開示では置き換え可能に用いられ、これらの各々は、フッ素、塩素、臭素、またはヨウ素を参照する。
「シアノ」とは、−C≡Nを意味する。
「ニトロ」とは、−NOを意味する。
本開示で用いられているように、アミノ基は、一級(−NH)、二級(−NHR)、または三級(−NR)であってよく、ここで、RおよびRは、アルキル、アリール、ヘテロシクリル、シクロアルキルまたはアルケニレンのいずれであってもよく、それぞれ場合によっては、独立して上記1つ以上の置換基で置換される。RおよびR置換基は、一緒に「環」を形成してもよく、ここで、本開示の「環」は、ピペリジンおよびピロリジンなどの環状アミノ基であり、例えばモルホリンのようにヘテロ原子を含んでもよい。
「ハロアルキル」、「ハロシクロアルキル」および「ハロアルコキシ」なる語は、場合に応じて、1つ以上のハロゲン原子で置換されたアルキル、シクロアルキル、またはアルコキシを意味する。「ハロゲン」なる語は、F、Cl、BrまたはIを意味する。ハロアルキルまたはハロアルコキシ中のハロゲンは、好ましくはFである。
「アシル基」なる語は、−C(O)B*を意味し、ここで、B*は、場合によっては置換されたアルキル基またはアリール基(例えば、場合によっては置換されたフェニル)である。
「アルキレン基」は、−[CH−で表され、ここでzは正の整数であって、好ましくは1〜8であり、より好ましくは1〜4である。
「アルケニレン基」は、少なくとも一組の隣り合うメチレンが、−CH=CH−で置換されたアルキレンである。
単独で、または「アリールアルキル」、「アリールアルコキシ」、「アリールオキシ」、または「アリールオキシアルキル」中にあるようなより大きい部位の一部として用いられる「C−C16アリール」なる語は、炭素環式芳香族環を意味する。「炭素環式芳香族環」なる語は、「アリール」、「アリール環」、「炭素環式芳香族環」、「アリール基」および「炭素環式芳香族基」なる語と置き換え可能に用いられることがある。アリール基は、典型的には6〜16個の環原子を有する。「置換アリール基」は、1つ以上の置換可能な環原子のいずれかが置換されたものである。本開示における「C−C16アリール」なる語は、6〜16個の炭素原子を含む、単環式、二環式または三環式の炭素環式環状構造を意味し、フェニル(Ph)、ナフチル、アントラセニル、1,2−ジヒドロナフチル、1,2,3,4−テトラヒドロナフチル、フルオレニル、インダニル、インデニルなどを含む。(C−C10)アリール(C−C)アルキル基は、(C−C10)アリール(C−C)アルキル基の(C−C)アルキル部を通して、分子の残りの部位と結合している。
ベンジル(Bn)なる語は、−CHPhのことである。
単独で、または「ヘテロアリールアルキル」または「ヘテロアリールアルコキシ」中にあるようなより大きい部位の一部として用いられる「ヘテロアリール」、「複素芳香族」、「ヘテロアリール環」、「ヘテロアリール基」および「複素芳香族基」なる語は、炭素および少なくとも1つ(典型的には1〜4つ、より典型的には1つまたは2つ)のヘテロ原子(例えば、酸素、窒素または硫黄)から選択される、合計で5〜14個の環原子を有する芳香族環基のことである。それらは、単環、および単環式複素芳香族環が1つ以上の他の炭素環式芳香族環または複素芳香族環と融合した多環を含む。本開示における「5〜14員ヘテロアリール」なる語は、1つまたは2つの芳香族環を含み、他に断らない限り、合計5〜14個の原子のうち、1つ、2つ、3つ、4つ、または5つがN、NH、N(C1〜6アルキル)、OおよびSから独立して選択されるヘテロ原子である、単環式、二環式または三環式環構造を意味する。(C−C10)ヘテロアリールは、フリル、チオフェニル、ピリジニル、ピロリル、イミダゾリルを含み、本発明の好ましい実施形態において、ヘテロアリールは、(C−C10)ヘテロアリールである。
「2〜4員ポリシクリル」なる語は、2〜4つの炭化水素のループ構造または環状構造を有する環状化合物(例えば、ベンゼン環)のことである。一般的に、この語は、多環式芳香族炭化水素、硫黄、窒素、酸素、または別の非炭素原子を含む複素環式芳香族化合物、およびこれらの置換誘導体を含む、すべての多環式芳香族化合物を含む。
「アルケニル」なる語は、少なくとも1つの二重結合を含む直鎖状または分岐状炭化水素基を意味する。(C−C10)アリール(C−C)アルケニル基は、(C−C10)アリール(C−C)アルケニルの(C−C)アルケニル部を通して、分子の残りの部位と結合している。同様に、「アルキニル」なる語は、少なくとも1つの炭素−炭素三重結合を含む直鎖状または分岐状炭化水素基を意味する。
本発明の化合物の薬学的に許容される塩も含まれる。例えば、アミンまたは他の塩基性基を含む本発明の化合物を適切な有機酸または無機酸と反応させることで、その化合物の酸性塩を得ることができ、これは、薬学的に許容されるアニオン性塩の形態となる。アニオン性塩の例としては、酢酸塩、ベンゼンスルホン酸塩、安息香酸塩、重炭酸塩、重酒石酸塩、臭化物塩、エデト酸カルシウム塩、カンシル酸塩、炭酸塩、塩化物塩、クエン酸塩、二塩化水素化物塩、エデト酸塩、エジシル酸塩、エストール酸塩、エシル酸塩、フマル酸塩、グリセプト酸塩、グルコン酸塩、グルタミン酸塩、グリコリルアルサニル酸塩、ヘキシルレゾルシン酸塩、臭化水素酸塩、塩化水素酸塩、ヒドロキシナフトン酸塩、ヨウ化物塩、イセチオン酸塩、乳酸塩、ラクトビオン酸塩、リンゴ酸塩、マレイン酸塩、マンデル酸塩、メシル酸塩、メチル硫酸塩、ムチン酸塩、ナプシル酸塩、硝酸塩、パモ酸塩、パントテン酸塩、リン酸/二リン酸塩、ポリガラクツロ酸塩、サリチル酸塩、ステアリン酸塩、塩基性酢酸塩、コハク酸塩、硫酸塩、タンニン酸塩、酒石酸塩、テオクル酸塩、トルエンスルホン酸塩、およびトリヨウ化エチル塩が挙げられる。
カルボン酸または他の酸性官能基を含む本発明の化合物の塩は、適切な塩基と反応させることで調製することができる。このような薬学的に許容される塩は、薬学的に許容されるカチオンを提供する塩基を用いて調製されてもよく、アルカリ金属塩(特にナトリウムおよびカリウム)、アルカリ土類金属塩(特にカルシウムおよびマグネシウム)、アルミニウム塩およびアンモニウム塩を含み、さらには、トリメチルアミン、トリエチルアミン、モルホリン、ピリジン、ピペリジン、ピコリン、ジシクロヘキシルアミン、N,N’−ジベンジルエチレンジアミン、2−ヒドロキシエチルアミン、ビス−(2−ヒドロキシエチル)アミン、トリ−(2−ヒドロキシエチル)アミン、プロカイン、ジベンジルピペリジン、デヒドロアビエチルアミン、N,N’−ビスデヒドロアビエチルアミン、グルカミン、N−メチルグルカミン、コリジン、キニン、キノリン、ならびにリジンおよびアルギニンなどの塩基性アミノ酸などの生理学的に許容される有機塩基から調製される塩も含む。
固形支持樹脂は、固相合成に用いられる。このような例の1つは、「CT−PS樹脂」である。具体的には、2−クロロトリチル−ポリスチレンである。
「細胞抽出液」とは、溶解された細胞から、遠心分離によって不溶物が除去されたものである。
「組織切片」とは、分析に適した組織の一部である。組織切片とは、単一の組織切片または複数の組織切片のことであり得る。
「生物流体」とは、生体由来の液体または気体である。本出願において、生物流体は、血液、血漿、尿、唾液、および粘液を含み得る。
本開示において、「分光法」は、放射されたエネルギーで物質を反応させるいずれの方法も包含する。これは、顕微鏡法、蛍光顕微鏡法、紫外線/可視光線分光法、およびフローサイトメトリーを含むが、これらに限定されるわけでは決してない。
本開示において、「化学反応性部位」とは、生体分析物を検出するのに有用で、蛍光物質のような、低分子量で、構造または化合物に組み込むことができる非タンパク質化合物のことである。本発明の好ましい実施形態において、化学反応性部位は、それ自体の構造中の原子または共有結合性化学結合基のいずれかによって、蛍光物質と共有結合する。本発明で用いるのに重要な化学反応性部位の性質は、生体分析物との結合能である。ある好ましい実施形態において、化学反応性部位は、ある生体分析物に対して選択的に結合する。このような化学反応性部位の例としては、アクリロイル基、ハロアセチル基、N−ヒドロキシスクシンイミドエステル、イミドエステル、ペンタフルオロフェニルエステル、ヒドロキシメチルホスフィン、マレイミド、ピリジルジスルフィド、チオスルホネート、ビニルスルホン、ヒドラジド、アルコキシアミン、アリールアジド、ベンゾフェノン、およびイソシアネートが挙げられる。好ましい実施形態において、化学反応性部位は、アビジンと結合して検出を行うビオチン、または光反応性架橋剤として作用するジアジリン部位である。紫外線(360 nm)の照射によって、ジアジリンからカルベンが生じ、その後、生体分析物中に存在する近くの求核基と反応して共有結合を形成する。
実施例1.BDCボディパイ化合物およびMKボディパイ化合物の合成
材料
市販されている試薬、溶媒およびタンパク質は、すべて、シグマ・アルドリッチ(Sigma Aldrich)、アルファ・エーサー(Alfa Aesar)、フルカ(Fluka)、メルク(Merck)またはアクロス(Acros)から購入し、他に断りがない限り、そのまま使用した。CHCl(フィッシャー・サイエンティフィック(Fisher Scientific)、分析用グレード)を、窒素下で、Pを用いて新しく蒸留した。アルファ・エーサーから無水THFを購入し、さらに精製することなく用いた。ダルベッコPBSバッファー(1×)の調製法を下記のように変更して、リン酸バッファーを調製した:0.2g KHPO、2.17g NaHPO・7HO、1000mL MilliQTMO、pH7.3。
分析
ブルカー(Bruker)ACF300(300MHz)分光計、DPX300(300MHz)分光計およびAMX500(500MHz)分光計を用いて、H−NMRスペクトル、19F−NMRスペクトルおよび13C−NMRスペクトルを記録した。フィニガン(Finnigan)/MAT95XL−T分光計を用いて、高解像度質量スペクトル(ESI)を得た。スペクトラマックス(SpectraMax)M2分光光度計(モレキュラーデバイス(Molecular Devices))を用いて、分光学的データおよび量子収量のデータを測定した。グラフプリズム(GraphPrism)5.0を用いてデータを解析した。DAD検出器を有するHPLC−MS(アジレント(Agilent)−1200シリーズ)およびESIプローブを有するシングル四重極型質量分析計(6130シリーズ)を用いて、分析評価を行った。分析HPLC法:溶離液A:HO(0.1%HCOOH)、溶離液B:CHCN(0.1%HCOOH)、勾配5%B〜95%B(10分)。逆相フェノメネックスC18ルナ(Phenomenex C18 Luna)カラム(4.6×50mm、粒径3.5μm)、流速:1mL/分。
量子収量の測定
蛍光スペクトルの積分した発光面積を測定し、EtOH中460nmで励起したときのアクリジンイエローについて測定した面積と比較することで、量子収量を計算した(
)。アミノ−トリアゾリル−ボディパイの量子収量は、以下の等式を用いて計算した。ここで、Fは蛍光発光の面積を表し、ηは溶媒の屈折率であり、Absは標準および試料について選択された励起波長における吸光度である。510〜700nmの間で、発光を積分した。
合成
固相上でBDCライブラリ化合物およびMKライブラリ化合物を調製する一般的な手順:
2−クロロトリチルクロリド樹脂(220mg、0.275mmol)をCHCl(3.0mL)中で15分間膨潤させた。4(30mg、0.085mmol)およびDIEA(200μL、1.15mmol)のDMF:CHCl(1:1、2mL)からなる溶液を樹脂懸濁液に加え、室温で24時間振盪し、その後、樹脂をMeOH(0.4mL、1.8mL/g樹脂)およびDIEA(100μL)で12時間覆った。樹脂を濾過し、DMF(4×10mL)およびCHCl(4×10mL)で洗浄し、乾燥させた。付加された樹脂をCHClに再懸濁し、室温で15分間振盪し、DMFで洗浄した。NaN(50mg、0.77mmol)のDMF(3.0mL)懸濁液を加え、反応混合物を室温でさらに30分間振盪した。DMF(4×10mL)で洗浄した後、DMF:ピペリジン(4:1)溶液(4.0mL)を加え、反応液を45分間振盪した。続いて、アルキン(0.854mmol)、CuI(65mg、0.34mmol)およびアスコルビン酸(60mg、34mmol)を加え、反応混合物をさらに30分間振盪した。樹脂を濾過し、DMF(4×10mL)およびCHCl(4×10mL)で洗浄し、次いで、CHCl中0.5%TFAで切断した(3×15mL、各10分)。有機抽出物を回収し、真空で濃縮した。シリカゲルを用いたフラッシュカラムクロマトグラフィ(溶離液:CHCl〜CHCl:MeOH(98:2))で残渣を精製し、対応するBDCライブラリ化合物およびMKライブラリ化合物を、オレンジ色の固体として得た(概して約16mg、0.03mmol、収率70%)。表2および5に、具体的な化学構造、ならびに254nmにおける純度パーセント、計算上の質量および実験的に決定された質量、吸収スペクトルおよび発光スペクトルのλmax、および量子収量(φ)を含む詳細な特徴データを示す。
液相中でBDCライブラリ化合物およびMKライブラリ化合物を調製する一般的な手順:
3(100mg、0.26mmol)のアセトニトリル(1mL)溶液に、NaN(34mg、0.52mmol)を加え、30分間攪拌した。その後、対応するアミン(0.26mmol)を加え、反応液をさらに1時間攪拌した。反応混合物を真空蒸発に供し、t−BuOH:THF:HO(4:1:1)(1mL)に再溶解し、続いて、アルキン(0.26mmol)、CuI(50mg、0.26mmol)およびアスコルビン酸(46mg、0.26mmol)を加え、30分間攪拌した。有機溶媒を真空中で蒸発させ、得られた残渣を水(20mL)で希釈し、DCMで抽出した(20mL×3)。有機抽出物を合わせて、真空中で濃縮し、シリカゲルを用いたフラッシュカラムクロマトグラフィで精製した。得られた残渣をEtOH(1mL)および酢酸(0.1 mL)に溶解し、90℃に加熱した。鉄粉(28mg、0.5mmol)の懸濁液を1M HClで1分間活性化し、無水EtOHでリンスし、反応混合物に加えた。反応終了後、鉄を除去し、溶媒を真空中で蒸発させた。残渣をCHCl(20mL)で希釈し、飽和NaHCO(3×20mL)で洗浄した。有機抽出物を飽和ブラインで洗浄し、無水NaSO上で乾燥し、真空蒸発に供することで、対応するBDCライブラリ化合物およびMKライブラリ化合物を、オレンジ色の固体として得た(概して約35mg、0.06mmol、全収率24%)。表2および5に、具体的な化学構造および詳細な特徴データを示す。
BDCACライブラリ化合物、BDCCAライブラリ化合物、MKACライブラリ化合物およびMKCAライブラリ化合物を調製する一般的な手順:
各BDC化合物およびMK化合物(概して約6mg、0.011mmol)のCHCl(1.5mL)溶液に、飽和NaHCO水溶液を6滴加え、0℃に冷却した。酸塩化物(概して〜10μL、0.11mmol)を1分かけて少しずつ加え、得られた混合物を室温で攪拌し、分析TLCでモニターした。反応終了後、反応液をCHCl(15mL)で希釈し、水(2×15mL)、飽和NaHCO(1×15mL)、飽和ブライン(1×15mL)で洗浄し、無水NaSO上で乾燥した。有機抽出物を蒸発に供し、対応するBDCAC化合物、BDCCA化合物、BDCXA化合物、MKAC化合物、MKCA化合物またはMKXA化合物をオレンジ色の固体として得た(概して約6mg、収率>90%)。表3、4、6および7に、具体的な化学構造および詳細な特徴データを示す。
MKHA化合物を調製する一般的な手順:
各MK化合物(概して約6mg、0.011mmol)のCHCl(1.5mL)溶液に、飽和NaHCO水溶液を6滴加え、0℃に冷却した。アセトキシルアセチルクロリド(10μL、0.11mmol)を1分かけて少しずつ加え、得られた混合物を室温で攪拌し、分析TLCでモニターした。反応終了後、CHClを蒸発させ、混合物をMeOH(1.5mL)に再溶解した。飽和NaCO水溶液を6滴加え、反応混合物を室温で攪拌し、分析TLCでモニターした。反応液をCHCl(15mL)で希釈し、水(2×15mL)、飽和NaHCO(1×15mL)、飽和ブライン(1×15mL)で洗浄し、無水NaSO上で乾燥した。有機抽出物を蒸発に供し、対応するMKHA化合物をオレンジ色の固体として得た(概して約6mg、収率>90%)。表8に、化学構造および詳細な特徴データを示す。
特定の化合物の調製手順および特徴データ:
2,2’−((4−ニトロフェニル)メチレン)ビス(1H−ピロール)(1).
4−ニトロベンズアルデヒド(1.0g、6.6mmol)のピロール(10mL、144mmol)溶液に、TFA(0.51mL、0.66mmol)を加え、室温で3時間攪拌した。混合物を真空中で濃縮し、シリカゲルを用いたフラッシュカラムクロマトグラフィで精製して(ヘキサン:EtOAc、4:1)、鮮やかな黄色の固体として1を得た(1.63g、6.10mmol、収率92%)。H NMR(300MHz,CDCl):δ8.17(d,J=8.7Hz,2H),7.99(br.s,2H),7.36(d,J=8.7Hz,2H),7.99(br.s,2H),6.75(d,J=5.8Hz,2H),6.18(dd,J=5.8,2.9Hz,2H),5.87(br.s,2H),5.58(s,1H);13C NMR(125 MHz,CDCl):δ=144.7,144.2,132.2,130.5,123.8,118.0,108.5,107.7,45.9;MS(ESI):m/z[M+H]=268.1。
1,1’−ジクロロ−5−(4−ニトロフェニル)ジピロメテン(2).
1(1.1g、4.1mmol)の無水THF(35mL)溶液を、N雰囲気下、−78℃で15分間攪拌した。無水THF(35mL)中N−クロロスクシンイミド(1.4g、10.3mmol)を、等圧滴下漏斗を用いて滴下し、得られた混合物を室温で3時間攪拌した。終了後、2,3−ジクロロ−5,6−ジシアノ−p−ベンゾキノン(1.12g、4.92mmol)を加え、反応混合物を室温でさらに2時間攪拌した。真空中でTHFを除去し、得られた混合物を水(20mL)で希釈し、CHClで抽出した(3×70mL)。有機抽出物を合わせ、飽和ブラインで洗浄し、無水NaSO上で乾燥し、真空中で溶媒を除去した。得られた残渣を、シリカゲルを用いたフラッシュカラムクロマトグラフィで精製し(ヘキサン:EtOAc、10:1)、暗いオレンジ色の固体として2を得た(0.78g、2.3mmol、収率57%)。H NMR(300 MHz,CDCl):δ=8.32(d,J=4.3Hz,2H),7.62(d,J=4.3Hz,2H),6.41(d,J=2.1Hz,2H),6.29(d,J=2.1Hz,2H);13C NMR(125MHz,CDCl):δ=164.0,147.1,146.6,146.1,136.0,130.8,127.3,123.8,121.8,116.3,112.1,32.7,14.8;MS(ESI):m/z[M+H]=334.0。
3,5−ジクロロ−8−(4’−ニトロフェニル)−4,4−ジフルオロ−4−ボラ−3a,4a−ジアザ−s−インダセン(3).
2(1.0g、2.97 mmol)の無水CHCl(70mL)溶液に、N,N−ジイソプロピルエチルアミン(3.1mL、17.8mmol)を加え、0℃で10分間攪拌した。ボロントリフルオリドジエチルエーテラート(2.2mL、17.8mmol)を滴下し、得られた混合物を室温で2時間攪拌した。終了後、真空中で溶媒を除去し、シリカゲルを用いたフラッシュカラムクロマトグラフィで残渣を精製して(ヘキサン:EtOAc:MeOH、10:1:0.1)、深い赤紫色の固体として3を得た(0.81g、2.14mmol、収率72%)。H NMR(300MHz,CDCl):δ=8.39(d,J=4.4Hz,2H),7.69(d,J=4.4Hz,2H),6.75(d,J=2.2Hz,2H),6.48(d,J=2.2Hz,2H);13C NMR(125MHz,CDCl):δ=162.4,148.4,147.1,132.0,125.3,126.8,124.5,123.8,127.3,120.8,114.9,111.3;19F NMR(282 MHz,CDCl):δ=−72.12(q,J=30Hz);MS(ESI):m/z[M+H]=382.9。
3,5−ジクロロ−8−(4’−アミノフェニル)−4,4−ジフルオロ−4−ボラ−3a,4a−ジアザ−s−インダセン(4).
鉄粉(1.46g、26.2mmol)の懸濁液を1M HClで1分間活性化し、無水EtOHでリンスし、そのまま用いた。3(500mg、1.3mmol)のEtOH(80mL)および酢酸(8mL)溶液を活性化した鉄に加え、還流した。反応混合物を、TLCによってモニターした。終了後、鉄を除去し、真空中で溶媒を蒸発させた。残渣を水で希釈し、CHClで抽出した(3×70mL)。有機抽出物を合わせ、飽和NaCO、飽和ブラインで洗浄し、無水NaSO上で乾燥し、真空中で溶媒を除去した。シリカゲルを用いたフラッシュカラムクロマトグラフィで残渣を精製して(ヘキサン:EtOAc:MeOH:NH、6:3:1:0.05)、暗赤色の固体として4を得た(197mg、0.56mmol、収率98%)。H NMR(300MHz,CDCl):δ=7.33(dt,J=8.5,2.6Hz,2H),6.92(d,J=3.8Hz,2H),6.76(dt,J=8.5,2.6Hz,2H),6.42(d,J=3.8Hz,2H),4.11(br.s,2H);13C NMR(125MHz,CDCl):δ=162.4,147.6,132.0,128.7,125.2,26.9,124.5,120.8,114.9,111.3;19F NMR(282MHz,CDCl):δ=−72.05(q,J=25Hz);HRMS(C1511BCl):推定[M+H]:352.0386,判明した[M+H]:352.0215。
10−(4−アミノフェニル)−5,5−ジフルオロ−7−(4−フェニル−1H−1,2,3−トリアゾール−1−イル)−3−(ピペリジン−1−イル)−5H−ジピロロ[1,2−c:2’,1’−f][1,3,2]ジアザボリニン−4−イウム−5−ウイド(BDC−9):オレンジ色の固体(17mg、0.032mmol、収率72%);H NMR(500MHz,CDCl):δ=8.56(s,1H),7.94(d,J=6.9Hz,2H),7.45(t,J=7.6Hz,2H),7.35(t,J=7.6Hz,1H),7.27(d,8.2Hz,2H),6.94(d,J=5.7Hz,1H),6.80(d,J=8.2Hz,2H),6.62(d,J=3.8Hz,1H),6.42(d,J=3.8Hz,1H),6.32(d,J=5.1Hz,1H),5.30(s,1H),3.78〜3.88(m,4H),1.64〜1.80(m,6H),1.26(br.s,2H);13C NMR(75MHz,CDCl):δ=162.2,146.7,136.0,135.7,134.9,131.8,131.3,131.0,130.8,129.6,128.7,127.9,126.0,125.0,122.4,122.3,116.9,115.4,115.0,114.9,109.7,53.4,52.0,29.7,26.3,24.0;19F NMR(282MHz,CDCl):δ=−55.82(q,J=34Hz);HRMS(C2827BF):推定[M+H]:510.2384,判明した[M+H]:510.2399。
7−(ベンジルアミノ)−5,5−ジフルオロ−10−(4−(2−ヒドロキシアセトアミド)フェニル)−3−(4−プロピル−1H−1,2,3−トリアゾール−1−イル)−5H−ジピロロ[1,2−c:2’,1’−f][1,3,2]ジアザボリニン−4−イウム−5−ウイド(MKHA374−48):オレンジ色の固体(15mg、0.027mmol、収率61%);H NMR(500MHz,CDCl):δ=8.91(s,1H),8.15(s,1H),7.71(d,J=8.2Hz,2H),7.33〜7.39(m,5H),7.27〜7.30(m,3H),6.95(d,J=5.0 Hz,1H),6.74(br.s,1H),6.38(s,2H),6.20(d,J=4.4Hz,1H),4.60(d,J=6.3Hz,2H),4.30(s,2H),2.80(t,J=7.6Hz,2H),1.80(qt,J=7.6Hz,2H),1.03(t,J=7.6Hz,3H);13C NMR(125MHz,CDCl):δ=170.8,162.5,139.0,136.9,136.1,133.9,132.4,132.0,131.8,131.0,129.2,128.9,128.4,127.6,126.8,119.6,119.0,112.5,109.5,62.6,48.4,28.7,22.4,13.7;19F NMR(282MHz,CDCl):δ=−68.29(q,J=33Hz);HRMS(C2928BF):推定[M+H]:556.2444,判明した[M+H]:556.2461。
実施例2.蛍光分子ロータとしてのアミノ−トリアゾリルボディパイ化合物の分析
類似の極性を有するが様々な粘度の範囲に及ぶ異なる溶媒中における化合物(BDC−9)の蛍光スペクトルを分析した。図3に示すように、蛍光強度と粘度との間には強い相関が観察された。溶媒の粘度が高くなると、ボディパイコアの3位および5位における結合回転が減少し、理論に拘束されるものではないが、これによって非発光性のエネルギー損失が最小化され、より高い量子収量が得られる(24)。この結果から、アミノ−トリアゾリルボディパイの、蛍光分子ロータとしての可能性が確認された。
実施例3.選択的HSA蛍光プローブの同定
材料および方法
他に断りがない限り、リン酸バッファー(pH7.3、1%DMSO)中、室温でBDC−9とHSAとを混合し、2時間インキュベートした後に蛍光を測定した。
インビトロにおける蛍光スクリーニング
アミノ−トリアゾリル−ボディパイ(10μM)を、1%DMSOを含む10mM HEPESバッファー、pH7.4中でスクリーニングした。スペクトラマックス(SpectraMax)M2プレートリーダーを用い、384穴プレートにて、蛍光強度を測定した。励起は、各化合物の励起範囲で行い、励起波長から少なくとも30nm長い波長から始まる発光スペクトルを得た。分析物はすべて、四濃度系列で試験を行った。
9つの異なる組(すなわち、pH標準液、粘性溶液、遺伝学的高分子、ペプチド、金属イオン、酸化還元分子、核酸、タンパク質および他の代謝産物)に分類される84個の生体関連分析物について、BDC、BDCACおよびBDCCAの蛍光応答を調べた。アミノ−トリアゾリル−ボディパイ化合物は、ある特定のタンパク質とインキュベートすると、蛍光を有意に増加させた。代表的な例として、化合物BDC−9は、他のタンパク質や分析物と比べて、ヒト血清アルブミン(HAS)に対して顕著な選択性を示した(図4)。
高い選択性に加えて、BDC−9は、HSAと結合すると蛍光が220倍有意に増加した(図5)。BDC−9の応答は、0.37μg/mLから31μg/mLの間のダイナミックレンジ内では直線状であることが判明し、HSAの検出限界(S/N=3)は0.3μg/mLと決定された(図6)。
異なる種の血清アルブミンに対するBDC−9の選択性を調べた。血清アルブミンは、様々な種にわたって一次配列が高度に類似しているタンパク質ファミリーの代表的なものである(〜75%の相同性)(34、39、40、62)。しかし、アルブミンのリガンドには、種依存的な結合性の違いを示すことが見出されているものがあり、種選択的なプローブの開発が、アルブミン結合部位の構造的研究に有用であるかもしれない(63〜67)。ラット由来(RSA)、ブタ由来(PSA)、ウサギ由来(RbSA)、ヒツジ由来(SSA)およびウシ由来(BSA)の、血清アルブミンの濃度系列に対して、BDC−9の蛍光応答を評価した。図7aおよび7bに示すように、BDC−9は、他の種に対しての応答はほんのわずかでありつつ、HSAに対しては顕著な選択性を示した(68、69)。
実施例4.HSAにおけるBDC−9結合の分析
BDC−9の結合性について検討した。HSAは、少なくとも9つの結合部位からなり(34〜38)、そのうち、脂肪酸(FA)部位1、3および4(サドロウ(Sudlow)部位II)、5、6および7(サドロウ(Sudlow)部位I)が薬剤化合物に対する親和性を有することが知られている(31、39〜44)。最近の報告では、HSAの第3の主要な薬剤結合部位の重要性が実証されており、それは脂肪酸1部位(FA1)に相当している(70)。HSAにおけるBDC−9の特異的な結合を確認し、その結合部位を決定するために、各部位に結合する薬剤(例えば、ヘミン(FA1部位)(71、72)、ダンシル−L−ノルバリン(FA3/4部位)(73)、プロポフォール(FA3/4部位およびFA5部位)(35)、イブプロフェン(FA3/4部位およびFA6部位)(74)およびワルファリン(FA7部位)(74))を用いて、拮抗アッセイを行った(75)。
図8に示すように、ヘミンと拮抗させた場合のみ、BDC−9の蛍光応答が有意に減少しており、一方、他の薬剤と拮抗させた場合はすべて、BDC−9の蛍光に影響はなかった。この観察から、環境に対するBDC−9の活性化応答は、HSAのFA1部位(ヘム部位)への結合によるものであることが、明らかに示されている。FA3/4部位(48、49、73)、FA6部位(51)およびFA7部位(54、55、76)に結合する蛍光色素についての報告も、いくつか存在する。本発明は、初めて見いだされ、実験的に証明されたFA1部位に結合する蛍光色素を示し(76)、そこでは、結合は、結合している脂質との接触に依存しない(72)。したがって、BDC−9は、HSAのヘム領域を調べるのに役立つプローブである。
BDC−9およびHSAによって形成される複合体の化学量論を求め、部位選択性についての検討結果を確認するために、ジョブプロット解析を行った。BDC−9の蛍光応答は、BDC−9:HSAが1:1の割合のときに最大となり、このことは、BDC−9がタンパク質の1つの部位に主に結合することを示している(図9)(77、78)。
HSAに対するBDC−9の解離定数の決定
HSA(10μM)を、BDC−9の濃度系列(0.47〜60μM)に対して滴定し、575nmにおける蛍光強度を測定した(λexc=460nm)。各濃度における結合BDC−9の蛍光強度は、等式:
を用いて求められ、ここで、FおよびFは、それぞれ、HSAがある場合とない場合の、所与の濃度のBDC−9の蛍光強度である。Fsatは、同じ濃度のBDC−9が完全に結合したときの蛍光強度である。
BDC−9の濃度系列に対するHSA(0.67mg/mL)の滴定に一部位結合モデルが合致し、BDC−9の解離定数(K)を求めたところ、12.7±0.4μMであった(図10)。
実施例5.尿中HSAの定量へのBDC−9の応用
複合基質におけるBDC−9の選択性および感度を調べるために、BDC−9を用いて尿試料中のHSA量を定量化した。微量アルブミン尿は、アルブミン排出率が15〜40μg/mLであり(80、81)、十分に確立された心血管のリスクマーカーであり、また、肝臓病および腎臓病の兆候である(32、33)。最大で1mg/mLの異なる量のHSAを加えた尿において、BDC−9の蛍光応答を分析した。臨床的に有意な範囲で、BDC−9の蛍光応答とHSA量との間には、極めて直線的な相関関係が存在し(図11)、これによって、尿試料中のHSAレベルの定量化について、BDC−9の可能性が証明された。
実施例6.MKHA神経細胞プローブおよびNeuO神経細胞プローブの発見
第二世代のアミノ−トリアゾリル−ボディパイ化合物(MK、MKAC、MKCA)の細胞ベースの予備スクリーニングにおいて、MKCA化合物が、第1世代ニューロンに対して弱い応答を示した。続くMKHA誘導体への変換によって、第1世代ニューロンに対する蛍光応答が、概して有意に上昇した(図12)。MKAA(および、或いは、他のエステル)へのエステル化によって、染色特異性を維持しつつ、無傷の生細胞への透過性が上昇する(図12)。アセチル化されたMKAAは、生細胞膜を通過した後、細胞エステラーゼによって速やかに加水分解され、蛍光応答を担う活性MKHA化合物を生じる。図13および14は、合成され、第1世代ニューロン染色について調べられたMKHA化合物例の構造を示す。
ニューロンプローブを見つけるために、第1世代脳細胞スクリーニングプラットフォームを用いた。これは、特異的接着法によって単離された第1世代ニューロン、星状膠細胞および小膠細胞を用いるものである。これらの細胞を、384穴マイクロプレートで、お互いに並べて調製し、単離後4〜5日で、濃度が500nMのDOFL化合物5000種とともに、1時間、二連でインキュベートした(図15)。強度を基にして自動で分析し、画像を基にして評価することによって、ニューロン特異的な第1世代蛍光プローブであるMKHA101−3を同定した。構造活性相関(SAR)についての予備的な検討を行い、元のMKHA101−3に比べ生ニューロンに対して優れた選択性を示す、改良された化合物であるMKHA374−48を見出した(図16)。化合物MKHA374−48は、本開示においては、代わりに、ニューロンオレンジ(Neuron Orange)としてNeuO(「neo」と発音)と呼ぶ。
実施例7.NeuOは生ニューロン特異的である
MKHA101−3を用いた細胞イメージング
MKHA101−3は、他の神経細胞よりも、細胞体および樹枝状突起を特異的に染色する。P1〜P3マウスからの不均質な脳細胞試料を用いると、化合物陽性である細胞は、β−III−チューブリン陽性でもあることがわかった(図17)。星状膠細胞マーカーであるGFAPおよび希突起神経膠細胞マーカーであるO4に対して陽性であった他の細胞は、化合物に対して陰性であることがわかった。これによって、MKHA101−3化合物のニューロンに対する特異性が証明された。
NeuOを用いた細胞イメージング
NeuOは、他の神経細胞よりも、細胞体および樹枝状突起を特異的に染色する。P1〜P3マウスからの不均質な脳細胞試料を用いると、化合物陽性である細胞は、β−III−チューブリン(Tuji)陽性でもあることがわかった(図18a)。星状膠細胞マーカーであるGFAPおよび希突起神経膠細胞マーカーであるO4に対して陽性であった他の細胞は、化合物に対して陰性であることがわかった。これによって、我々の化合物のニューロンに対する特異性が証明された。NeuOは、サブタイプにかかわらず、すべてのニューロンを染色するようである(図18b)。
フローサイトメトリー解析およびFACSによる分類
P1〜3子マウスの脳から調製した細胞の混合集団についてフローサイトメトリー解析を行ったところ、主集団から離れた細胞集団(10〜20%)が明確に示された(図19)。この化合物陽性細胞の集団をさらに分析するために、2つの集団(陽性画分および陰性画分)を分類し、細胞を再培養し、遺伝子解析のためにRNAを抽出した。
FACSで単離された化合物陽性細胞は、ニューロン形態を示し、β−III−チューブリン陽性である。
化合物陽性細胞および化合物陰性細胞を分類し、ポリ−D−リジンコートされたプレート上、B27およびFGF(10ng/μL)を加えたニューロべーサル(neurobasal)培地中、50000細胞/cmの密度で再培養するために播種した。5日後、化合物陽性再培養画分中の、樹枝状突起の伸展によって特徴付けられるニューロン形態を有する細胞を観察した(図20a)。続いて、ニューロンマーカーであるβ−III−チューブリンに対し、これらの細胞を免疫染色し、陽性であることを見出した(図20bおよび20c)。化合物陰性再培養画分は、ニューロンが細胞成長したと思わせる痕跡を、あったとしてもわずかしか示さなかった。
化合物陽性細胞は、ニューロンマーカーであるβ−III−チューブリンを高発現する。
FACSで分類した化合物陽性ニューロン集団から抽出されたRNAを用いて、ニューロンマーカーであるβ−III−チューブリンの遺伝子発現を分析した。化合物陽性画分は、一様に、化合物陰性画分よりもβ−III−チューブリンを高発現していた(最大10倍)(図21)。化合物陽性画分において、β−III−チューブリンの発現は、未分類の画分と比べても最大2倍高いことが多く、プローブ化合物が示唆される。
ニューロンは染色後も生存している。
長期間の追跡および下流における機能の検討のためには、化合物が細胞に対して毒性を持たず、染色後も細胞が生存していることが重要である。細胞毒性アッセイ(MTS、プロメガ(Promega))によって、500nM以上の作用濃度でNeuOと24時間インキュベートしても、細胞生存性は有意に影響を受けないことが証明された(図22)。
インビトロにおけるニューロン成長を長期間イメージングするのに、NeuOを用いることができる。
ニューロン細胞トラッカーとしてのNeuOの可能性を検討するために、P1〜3子マウスから新たに得たニューロンを染色し、インビトロにおいて、タイムl撮影を用いて、樹枝状突起形成を観察した(図23)。細胞の生存および色素のシグナルは、タイムラプス実験において、ニューロンの成長及び他の神経細胞との相互作用を分析するのに重要である。
実施例8.MKHA化合物および他のニューロンイメージングへの応用
共有結合(図24)、プルダウン(図24および25)、PETイメージング(図26)および近赤外分光法(図27)を含む様々な用途のために、SAR実験に基づいてさらに化合物を設計し、合成した。図24〜27に示す化合物は、すべて生ニューロンを染色することがわかった。
実施例9.MKHA化合物は、生きたマウスの脳においてニューロンを特異的に標識できる可能性を有する。
本開示の色素の生(live)脳切片染色に対する性能を利用可能にするために、新しい胎児脳切片を化合物で染色し、蛍光顕微鏡で撮影した。MKHA101−3およびその誘導体は、色素が、長い樹状突起を有する細胞を強調し、またニューロン配列と一致するように集まる細胞体を強調する、特異的な細胞標識パターンを示す(図28)。このことは、色素を、脳切片試料のニューロンをイメージングするのに、さらに用いることができるということを強く示唆している。
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本開示で引用されたすべての特許、公開出願および参考文献の教示は、参照によりその全体が組み込まれる。
本発明は、その実施形態の例を参照して詳細に示され、かつ説明されたが、添付の特許請求の範囲に含まれる本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、形態および詳細を種々変更してもよいことは、当業者が理解するところである。
の化合物であり、
およびRは、それぞれ独立して、H、(C−C10)アルキル、(C−C10)アリール(C−C)アルキル、(C−C10)ヘテロアリール、(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アルキニルまたは(C−C10)アルケニルであり、
ここで(C−C10)アルキル、(C−C10)アリール(C−C)アルキル、(C−C10)ヘテロアリール、(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アルキニルおよび(C−C10)アルケニルは、場合によっては、(C−C)アルキル、(C−C)アルコキシ、NH、−NH(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cハロアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルコキシ)、−NH(CO)(C−Cハロアルコキシ)、−NH(CO)(C−Cアルケニル)、−Si(C−Cアルキル)、−SO(C−Cアルキル)、−SH、−B(OH)、−Oトシル、−CO(C−Cアルコキシル)、−COH、−COOH、−CO(C−Cアルキル)またはハロゲンから選択される1〜5つのさらなる置換基により任意の位置で置換されており、
または、RおよびRは、一緒に環を形成しており、その環は、場合によっては、ハロゲンまたは(C−C)アルキルから選択される1〜5つのさらなる置換基と置換されており、
はHまたはCO(CH)であり、
は、(C−C10)アルキル、(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アルケニル、(C−C10)アルキニル、または(C−C10)ヘテロアリールであり、さらに は、場合によっては、(C−C10)アルキル、(C−C10)アルケニル、(C−C10)アルキニル、(C−C)シクロアルキル、(C−C)アルコキシ、(C−C10)アリールオキシ、(C−C10)アリール、アミノ、−NH(CO)(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルケニル)、−NH(CO)(C−Cアルキニル)、−NH(CO)(C−Cハロアルキル)、ハロ、OCF、CF、ヒドロキシル、またはハロゲン放射性同位体から選択される1〜5つの置換基と任意の位置で置換されている。
ニューロン細胞トラッカーとしてのNeuOの可能性を検討するために、P1〜3子マウスから新たに得たニューロンを染色し、インビトロにおいて、タイムラプス撮影を用いて、樹枝状突起形成を観察した(図23)。細胞の生存および色素のシグナルは、タイムラプス実験において、ニューロンの成長及び他の神経細胞との相互作用を分析するのに重要である。
本開示の色素の生(live)脳切片染色に対する性能を評価するために、新しい胎児脳切片を化合物で染色し、蛍光顕微鏡で撮影した。MKHA101−3およびその誘導体は、色素が、長い樹状突起を有する細胞を強調し、またニューロン配列と一致するように集まる細胞体を強調する、特異的な細胞標識パターンを示す(図28)。このことは、色素を、脳切片試料のニューロンをイメージングするのに、さらに用いることができるということを強く示唆している。

Claims (21)

  1. 式(I):
    の構造を有する化合物またはその薬学的に許容される塩であって、
    ここで、
    は、HまたはCO(C−C)アルキルであり、CO(C−C)アルキルは、場合によっては、ハロゲン、ヒドロキシル、O−アセチル、NH−アセチル、または−NHから選択される1〜3つの置換基と任意の位置で置換されており、
    およびRは、それぞれ独立して、H、(C−C10)アルキル、(C−C10)アリール(C−C)アルキル、(C−C10)ヘテロアリール、(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アルキニルまたは(C−C10)アルケニルであり、
    ここで(C−C10)アルキル、(C−C10)アリール(C−C)アルキル、(C−C10)ヘテロアリール、(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アルキニルおよび(C−C10)アルケニルは、場合によっては、(C−C)アルキル、(C−C)アルコキシ、NH、−NH(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cハロアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルコキシ)、−NH(CO)(C−Cハロアルコキシ)、−NH(CO)(C−Cアルケニル)、−Si(C−Cアルキル)、−SO(C−Cアルキル)、−SH、−B(OH)、−Oトシル、−CO(C−Cアルコキシル)、−COH、−COOH、−CO(C−Cアルキル)またはハロゲンから選択される1〜5つの置換基と任意の位置で置換されており、
    または、RおよびRは、一緒に環を形成しており、その環は、場合によっては、ハロゲンまたは(C−C)アルキルから選択される1〜5つのさらなる置換基によって置換されており、
    は、(C−C10)アルキル、(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アルケニル、(C−C10)アルキニル、または(C−C10)ヘテロアリールであり、さらにRは、場合によっては、(C−C10)アルキル、(C−C10)アルケニル、(C−C10)アルキニル、(C−C)シクロアルキル、(C−C)アルコキシ、(C−C10)アリールオキシ、(C−C10)アリール、アミノ、−NH(CO)(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルケニル)、−NH(CO)(C−Cアルキニル)、−NH(CO)(C−Cハロアルキル)、ハロ、OCF、CF、ヒドロキシル、またはハロゲン放射性同位体から選択される1〜5つの置換基と任意の位置で置換されている。
  2. が、H、COCH、COCHCl、COCHOH、COCHNH、またはCOCHO(CO)CHである、請求項1に記載の化合物。
  3. 式(II):
    の構造を有する、請求項2に記載の化合物。
  4. 式(III):
    の構造を有する、請求項2に記載の化合物。
  5. 式(IV):
    の構造を有する、請求項2に記載の化合物。
  6. 式(V):
    の構造を有する、請求項2に記載の化合物。
  7. 前記化合物は、ビオチン、ジアジリン、アクリロイル、ハロアセチル、ジアアジリジン、N−ヒドロキシスクシンイミドエステル、イミドエステル、ペンタフルオロフェニルエステル、ヒドロキシメチルホスフィン、マレイミド、ピリジルジスルフィド、チオスルホネート、ビニルスルホン、ヒドラジド、アルコキシアミン、アリールアジド、ベンゾフェノン、イソシアネート、アルキンまたはケトンから選択される化学反応性部位に結合されている、請求項1に記載の化合物。
  8. 式(I):
    の化合物またはその薬学的に許容される塩を固相合成する方法であって、
    ここで、
    は、HまたはCO(C−C)アルキルであり、CO(C−C)アルキルは、場合によっては、ハロゲン、ヒドロキシル、O−アセチル、NH−アセチル、または−NHから選択される1〜3つの置換基と任意の位置で置換されており、
    およびRは、それぞれ独立して、H、(C−C10)アルキル、(C−C10)アリール(C−C)アルキル、(C−C10)ヘテロアリール、(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アルキニルまたは(C−C10)アルケニルであり、
    ここで(C−C10)アルキル、(C−C10)アリール(C−C)アルキル、(C−C10)ヘテロアリール、(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アルキニルおよび(C−C10)アルケニルは、場合によっては、(C−C)アルキル、(C−C)アルコキシ、NH、−NH(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cハロアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルコキシ)、−NH(CO)(C−Cハロアルコキシ)、−NH(CO)(C−Cアルケニル)、−Si(C−Cアルキル)、−SO(C−Cアルキル)、−SH、−B(OH)、−Oトシル、−CO(C−Cアルコキシル)、−COH、−COOH、−CO(C−Cアルキル)またはハロゲンから選択される1〜5つの置換基と任意の位置で置換されており、
    または、RおよびRは、一緒に環を形成しており、その環は、場合によっては、ハロゲンまたは(C−C)アルキルから選択される1〜5つのさらなる置換基によって置換されており、
    は、(C−C10)アルキル、(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アルケニル、(C−C10)アルキニル、または(C−C10)ヘテロアリールであり、さらにRは、場合によっては、(C−C10)アルキル、(C−C10)アルケニル、(C−C10)アルキニル、(C−C)シクロアルキル、(C−C)アルコキシ、(C−C10)アリールオキシ、(C−C10)アリール、アミノ、−NH(CO)(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルケニル)、−NH(CO)(C−Cアルキニル)、−NH(CO)(C−Cハロアルキル)、ハロ、OCF、CF、ヒドロキシル、またはハロゲン放射性同位体から選択される1〜5つの置換基と任意の位置で置換されており、
    前記方法は、
    (a)式(VI):
    の化合物を式(VII):
    のビス(アジド)ボディパイ化合物を形成するのに十分な条件下において、アジドと反応させること、
    (b)式(VII)の化合物を、式(VIII):
    の化合物を形成するのに十分な条件下において、式RNHのアミンと反応させること、
    (c)式(VIII)の化合物を、式(IX):
    の化合物を形成させるのに十分な条件下において、銅(I)触媒の存在下で式R−C≡CHのアルキンと反応させること、
    (d)式(IX)の化合物から固形支持樹脂を除去して、式(I)のRがHである、非結合のボディパイ化合物を形成すること、および
    (e)場合によっては、工程d)の該非結合ボディパイ化合物を、式RCOClの酸塩化物と反応させて、Rが、場合によっては、ハロゲン、O−アセチル、またはN−アセチルから選択される1〜3つの置換基と置換されたCO(C−C)アルキルである、式(I)の化合物を形成すること、
    を含む。
  9. 工程(e)が行われるときに、前記方法は、エステル結合またはアミド結合をけん化するのに十分な条件下において、前記反応混合物を塩基で処理する付加的な工程を有し、ここでRは、1〜3つのヒドロキシルまたは−NH置換基と、場合によっては、置換されているCO(C−C)アルキルである、請求項8に記載の方法。
  10. 式(I):
    の化合物またはその薬学的に許容される塩を液相合成する方法であって、
    ここで、
    は、HまたはCO(C−C)アルキルであり、CO(C−C)アルキルは、場合によっては、ハロゲン、ヒドロキシル、O−アセチル、NH−アセチル、または−NHから選択される1〜3つの置換基と任意の位置で置換されており、
    およびRは、それぞれ独立して、H、(C−C10)アルキル、(C−C10)アリール(C−C)アルキル、(C−C10)ヘテロアリール、(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アルキニルまたは(C−C10)アルケニルであり、
    ここで(C−C10)アルキル、(C−C10)アリール(C−C)アルキル、(C−C10)ヘテロアリール、(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アルキニルおよび(C−C10)アルケニルは、場合によっては、(C−C)アルキル、(C−C)アルコキシ、NH、−NH(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cハロアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルコキシ)、−NH(CO)(C−Cハロアルコキシ)、−NH(CO)(C−Cアルケニル)、−Si(C−Cアルキル)、−SO(C−Cアルキル)、−SH、−B(OH)、−Oトシル、−CO(C−Cアルコキシル)、−COH、−COOH、−CO(C−Cアルキル)またはハロゲンから選択される1〜5つの置換基と任意の位置で置換されており、
    または、RおよびRは、一緒に環を形成しており、その環は、場合によっては、ハロゲンまたは(C−C)アルキルから選択される1〜5つのさらなる置換基と置換されており、
    は、(C−C10)アルキル、(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アルケニル、(C−C10)アルキニル、または(C−C10)ヘテロアリールであり、さらにRは、場合によっては、(C−C10)アルキル、(C−C10)アルケニル、(C−C10)アルキニル、(C−C)シクロアルキル、(C−C)アルコキシ、(C−C10)アリールオキシ、(C−C10)アリール、アミノ、−NH(CO)(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルケニル)、−NH(CO)(C−Cアルキニル)、−NH(CO)(C−Cハロアルキル)、ハロ、OCF、CF、ヒドロキシル、またはハロゲン放射性同位体から選択される1〜5つの置換基と任意の位置で置換されており、
    前記方法は、
    (a)式(X):
    の化合物を式(XI):
    のビス(アジド)ボディパイ化合物を形成するのに十分な条件下において、アジドと反応させること、
    (b)式(XI)の化合物を、式(XII):
    の化合物を形成するのに十分な条件下において、式RNHのアミンと反応させること、
    (c)式(XII)の化合物を、式(XIII):
    の化合物を形成させるのに十分な条件下において、銅(I)触媒の存在下で式R−C≡CHのアルキンと反応させること、
    (d)式(XIII)の化合物のNO基を還元して、式(I)のRがHである、ボディパイ化合物を形成すること、および
    (e)場合によっては、工程d)のボディパイ化合物を、式RCOClの酸塩化物と反応させて、Rが、ハロゲン、O−アセチル、またはN−アセチルから選択される1〜3つの置換基で場合によっては置換されているCO(C−C)アルキルである、式(I)の化合物を形成すること、
    を含む。
  11. 工程(e)が行われるときに、前記方法は、エステル結合またはアミド結合をけん化するのに十分な条件下において、前記反応混合物を塩基で処理する付加的な工程を有し、ここでRは、1〜3つのヒドロキシルまたは−NH置換基で場合によっては置換されているCO(C−C)アルキルである、請求項10に記載の方法。
  12. 式(II):
    の化合物を含む、ヒト血清アルブミン(HSA)用の蛍光プローブであって、
    該プローブは、HSAのFA1結合部位に対して選択的である。
  13. 生物流体の試料中のヒト血清アルブミン(HSA)を検出する方法であって、
    該方法は、
    a)HSAを含んでいると考えられる生物流体の試料を、式(I):
    の化合物と反応させて、インキュベーション用反応液を形成すること、
    ここで、Rは、HまたはCO(C−C)アルキルであり、CO(C−C)アルキルは、場合によっては、ハロゲン、ヒドロキシル、O−アセチル、NH−アセチル、または−NHから選択される1〜3つの置換基で任意の位置が置換されており、
    およびRは、それぞれ独立して、H、(C−C10)アルキル、(C−C10)アリール(C−C)アルキル、(C−C10)ヘテロアリール、(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アルキニルまたは(C−C10)アルケニルであり、
    ここで(C−C10)アルキル、(C−C10)アリール(C−C)アルキル、(C−C10)ヘテロアリール、(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アルキニルおよび(C−C10)アルケニルは、場合によっては、(C−C)アルキル、(C−C)アルコキシ、NH、−NH(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cハロアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルコキシ)、−NH(CO)(C−Cハロアルコキシ)、−NH(CO)(C−Cアルケニル)、−Si(C−Cアルキル)、−SO(C−Cアルキル)、−SH、−B(OH)、−Oトシル、−CO(C−Cアルコキシル)、−COH、−COOH、−CO(C−Cアルキル)またはハロゲンから選択される1〜5つの置換基で任意の位置が置換されており、
    または、RおよびRは、一緒に環を形成しており、その環は、場合によっては、ハロゲンまたは(C−C)アルキルから選択される1〜5つのさらなる置換基によって置換されており、
    は、(C−C10)アルキル、(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アルケニル、(C−C10)アルキニル、または(C−C10)ヘテロアリールであり、さらにRは、場合によっては、(C−C10)アルキル、(C−C10)アルケニル、(C−C10)アルキニル、(C−C)シクロアルキル、(C−C)アルコキシ、(C−C10)アリールオキシ、(C−C10)アリール、アミノ、−NH(CO)(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルケニル)、−NH(CO)(C−Cアルキニル)、−NH(CO)(C−Cハロアルキル)、ハロ、OCF、CF、ヒドロキシル、またはハロゲン放射性同位体から選択される1〜5つの置換基と任意の位置で置換されており、
    b)インキュベートされた混合物を形成するのに十分な条件下において、工程a)のインキュベーション用反応液をインキュベートすること、および
    c)HSAを含む試料が存在しない場合の式(I)の化合物の蛍光シグナルに比べて、該混合物の蛍光シグナルが増加することによって、HSAの存在が示される、蛍光顕微鏡法で工程b)の該混合物を分析すること、
    を含む。
  14. 前記蛍光シグナル強度の測定値が、前記試料中に存在する前記HSAの濃度に比例する、請求項13に記載の方法。
  15. 前記式(I)の化合物は、式(II):
    の構造を有する、請求項13に記載の方法。
  16. 細胞培養中の生ニューロンを可視化する方法であって、
    該方法は、
    a)細胞培養液を、式(I):
    の化合物と反応させて、インキュベーション用反応液を形成すること、
    ここでRは、HまたはCO(C−C)アルキルであり、CO(C−C)アルキルは、場合によっては、ハロゲン、ヒドロキシル、O−アセチル、NH−アセチル、または−NHから選択される1〜3つの置換基で任意の位置が置換されており、
    およびRは、それぞれ独立して、H、(C−C10)アルキル、(C−C10)アリール(C−C)アルキル、(C−C10)ヘテロアリール、(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アルキニルまたは(C−C10)アルケニルであり、
    ここで(C−C10)アルキル、(C−C10)アリール(C−C)アルキル、(C−C10)ヘテロアリール、(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アルキニルおよび(C−C10)アルケニルは、場合によっては、(C−C)アルキル、(C−C)アルコキシ、NH、−NH(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cハロアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルコキシ)、−NH(CO)(C−Cハロアルコキシ)、−NH(CO)(C−Cアルケニル)、−Si(C−Cアルキル)、−SO(C−Cアルキル)、−SH、−B(OH)、−Oトシル、−CO(C−Cアルコキシル)、−COH、−COOH、−CO(C−Cアルキル)またはハロゲンから選択される1〜5つの置換基と任意の位置で置換されており、
    または、RおよびRは、一緒に環を形成しており、その環は、場合によっては、ハロゲンまたは(C−C)アルキルから選択される1〜5つのさらなる置換基によって置換されており、
    は、(C−C10)アルキル、(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アルケニル、(C−C10)アルキニル、または(C−C10)ヘテロアリールであり、さらにRは、場合によっては、(C−C10)アルキル、(C−C10)アルケニル、(C−C10)アルキニル、(C−C)シクロアルキル、(C−C)アルコキシ、(C−C10)アリールオキシ、(C−C10)アリール、アミノ、−NH(CO)(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルケニル)、−NH(CO)(C−Cアルキニル)、−NH(CO)(C−Cハロアルキル)、ハロ、OCF、CF、ヒドロキシル、またはハロゲン放射性同位体から選択される1〜5つの置換基と任意の位置で置換されており、
    b)該生ニューロンを染色するのに十分な条件下において、工程a)のインキュベーション用反応液をインキュベートすること、および
    c)蛍光顕微鏡法で、工程b)の染色された該生ニューロンを可視化すること、
    を含む。
  17. 前記式(I)の化合物は、式(XIV):
    の構造を有する化合物であって、ここで、
    は、(C−C10)アルキル、(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アルケニル、(C−C10)アルキニル、または(C−C10)ヘテロアリールであり、さらにRは、場合によっては、(C−C10)アルキル、(C−C10)アルケニル、(C−C10)アルキニル、(C−C)シクロアルキル、(C−C)アルコキシ、(C−C10)アリールオキシ、(C−C10)アリール、アミノ、−NH(CO)(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルケニル)、−NH(CO)(C−Cアルキニル)、−NH(CO)(C−Cハロアルキル)、ハロ、OCF、CF、ヒドロキシル、またはハロゲン放射性同位体から選択される1〜5つの置換基と任意の位置で置換されており、
    は、H、(C−C)アルキル、(C−C)アルコキシ、NH、−NH(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cハロアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルコキシ)、−NH(CO)(C−Cハロアルコキシ)、−NH(CO)(C−Cアルケニル)、−Si(C−Cアルキル)、−SO(C−Cアルキル)、−SH、−B(OH)、−Oトシル、−CO(C−Cアルコキシル)、−COH、−COOH、−CO(C−Cアルキル)またはハロゲンから選択される1〜5つの置換基で任意の位置に存在する、請求項16に記載の方法。
  18. 前記式(I)の化合物は、式(V):
    の構造を有する、請求項17に記載の方法。
  19. 前記方法は、インビトロ用途に用いられる、請求項16に記載の方法。
  20. 前記方法は、インビボ用途に用いられる、請求項16に記載の方法。
  21. 生ニューロンを特異的に染色するための蛍光色素であって、式(XV):
    の化合物を含み、
    およびRは、それぞれ独立して、H、(C−C10)アルキル、(C−C10)アリール(C−C)アルキル、(C−C10)ヘテロアリール、(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アルキニルまたは(C−C10)アルケニルであり、
    ここで(C−C10)アルキル、(C−C10)アリール(C−C)アルキル、(C−C10)ヘテロアリール、(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アルキニルおよび(C−C10)アルケニルは、場合によっては、(C−C)アルキル、(C−C)アルコキシ、NH、−NH(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cハロアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルコキシ)、−NH(CO)(C−Cハロアルコキシ)、−NH(CO)(C−Cアルケニル)、−Si(C−Cアルキル)、−SO(C−Cアルキル)、−SH、−B(OH)、−Oトシル、−CO(C−Cアルコキシル)、−COH、−COOH、−CO(C−Cアルキル)またはハロゲンから選択される1〜5つの置換基で任意の位置が置換されており、
    または、RおよびRは、一緒に環を形成しており、その環は、場合によっては、ハロゲンまたは(C−C)アルキルから選択される1〜5つのさらなる置換基によって置換されており、
    は、HまたはCO(CH)であり、
    は、(C−C10)アルキル、(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アルケニル、(C−C10)アルキニル、または(C−C10)ヘテロアリールであり、さらにRは、場合によっては、(C−C10)アルキル、(C−C10)アルケニル、(C−C10)アルキニル、(C−C)シクロアルキル、(C−C)アルコキシ、(C−C10)アリールオキシ、(C−C10)アリール、アミノ、−NH(CO)(C−Cアルキル)、−NH(CO)(C−Cアルケニル)、−NH(CO)(C−Cアルキニル)、−NH(CO)(C−Cハロアルキル)、ハロ、OCF、CF、ヒドロキシル、またはハロゲン放射性同位体から選択される1〜5つの置換基と任意の位置で置換されている。

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